Le modèle atomique de Bohr
En 1913, Bohr a proposé son modèle révolutionnaire de l'atome d'hydrogène. En travaillant à partir du modèle nucléaire de Rutherford et de la théorie quantique de Planck, il a proposé que les électrons orbitent autour du noyau uniquement sur des niveaux d'énergie fixes et spécifiques — les « orbites permises » — et que lorsque les électrons sautent entre les niveaux, ils émettent ou absorbent des photons de fréquences spécifiques. Cela a expliqué précisément le spectre de l'hydrogène et a valu à Bohr le Nobel Prize de physique en 1922. C'était le premier modèle quantique de la structure atomique.
Copenhague et l'Institut
Bohr a fondé l'Institut de physique théorique de Copenhague en 1920 (aujourd'hui le Niels Bohr Institute), qui est devenu le centre mondial de la mécanique quantique tout au long des années 1920 et 1930. Heisenberg, Pauli, Dirac, Fermi et des dizaines d'autres futurs lauréats du Nobel sont venus à Copenhague — Bohr a servi de mentor, de critique et de catalyseur intellectuel pour toute une génération de physiciens.
L'interprétation de Copenhague
La plus grande contribution philosophique de Bohr à la physique a été l'interprétation de Copenhague de la mécanique quantique (développée avec Heisenberg, env. 1927). Elle soutient que les systèmes quantiques n'ont pas de propriétés définies tant qu'ils ne sont pas mesurés ; que les fonctions d'onde représentent des amplitudes de probabilité, et non des ondes physiques ; et que la complémentarité — les descriptions par ondes et par particules sont toutes deux nécessaires mais mutuellement exclusives — est fondamentale. Einstein a rejeté cela célèbrement (« Dieu ne joue pas aux dés »), menant aux débats Bohr-Einstein qui restent la confrontation intellectuelle la plus célèbre de l'histoire de la physique.
La Seconde Guerre mondiale et Los Alamos
Lorsque l'Allemagne nazie a occupé le Danemark en 1940, Bohr a continué à travailler dans son institut. En 1943, averti d'une arrestation imminente, il s'est échappé par bateau vers la Suède, puis a pris l'avion pour la Grande-Bretagne et finalement les États-Unis, où il a contribué au Manhattan Project sous le pseudonyme de « Nicholas Baker ». Il a compris immédiatement et avec horreur que la bombe fonctionnerait, et après la guerre, il est devenu l'un des défenseurs les plus éminents de la science en faveur du contrôle international des armements.
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Bohr est décédé à Copenhague en 1962. Il est universellement considéré comme l'un des fondateurs de la mécanique quantique et la figure emblématique de son école de Copenhague. Son concept de complémentarité a influencé non seulement la physique, mais aussi la philosophie, la biologie (via son ami Max Delbrück) et les sciences humaines. L'élément 107 (Bohrium) porte son nom en son honneur.
Foire aux questions
Qu'est-ce que le modèle atomique de Bohr ?
Le modèle de 1913 de Bohr proposait que les électrons orbitent autour du noyau sur des niveaux d'énergie fixes et que les électrons émettent ou absorbent des photons lorsqu'ils sautent entre les niveaux. Il expliquait précisément le spectre de l'hydrogène et fut le premier modèle quantique réussi de l'atome.
Qu'est-ce que l'interprétation de Copenhague ?
L'interprétation de Copenhague soutient que les particules quantiques n'ont pas de propriétés définies tant qu'elles ne sont pas mesurées, que la mécanique quantique décrit des probabilités plutôt que des certitudes, et que la complémentarité (dualité onde-particule) est fondamentale. Elle reste l'interprétation de la mécanique quantique la plus largement enseignée.
Bohr a-t-il travaillé sur la bombe atomique ?
Oui. Bohr a échappé au Danemark occupé en 1943 et a rejoint le Manhattan Project, travaillant à Los Alamos sous le pseudonyme de « Nicholas Baker ». Après la guerre, il est devenu un ardent défenseur du contrôle international des armes atomiques.