Niels Bohr: dai romanzi polizieschi all'atomo quantistico

Novembre 24th, 2021 | by Marcello Colozzo |

niels bohr,modello atomico,stati stazionari
Fig. 1 Vignetta tratta da questo sito web.


All'inizio del 900 i principali problemi riguardanti la struttura dell'atomo, erano: 1) la spiegazione degli spettri di emissione; 2) la stabilità meccanica. Quest'ultimo punto era per così dire, la spina nel fianco del modello di Rutherford che prevedeva l'esistenza di un nucleo con carica elettrica positiva, mentre gli elettroni realizzavano un moto orbitale attorno al nucleo medesimo. Tuttavia secondo l'elettrodinamica classica, una qualunque particella carica che compie un moto accelerato, emette radiazione elettromagnetica. Incidentalmente, un elettrone atomico (del predetto modello) pur muovendosi a velocità con modulo costante, ma in direzione variabile, compie comunque un moto accelerato. La conseguente emissione di radiazione elettromagnetica avviene a spese dell'energia cinetica. Ne conseguirebbe una instabilità meccanica del sistema (in parole povere, l'elettrone "precipita" sul nucleo).

Per Bohr, l'unico modo per affrontare seriamente questo problema, consisteva in una interpretazione "fuori dagli schemi" della fisica classica. Precisamente, era necessario riferirsi in un qualche modo al modello proposto da Planck e poi ripreso da Eintein. Il "jolly della situazione" era la nuova modalità dell'interazione radiazione-materia che avveniva per "quanti" anziché in modo continuo come congetturato dalla fisica classica.

Tra l'altro, Bohr era un accanito lettore di romanzi gialli. E come tutti gli appassionati di tale genere letterario, si immedesimava nel profilo dell'investigatore alla disperata ricerca di indizi nella scena del delitto. L'indizio principale era naturalmente la predetta instabilità meccanica. E per quanto detto, quest'ultima poteva essere risolta solo inserendo un elemento nuovo tra le possibili spiegazioni della scena criminis. Il primo "colpevole" fu l'orbita elettronica: per la fisica classica non c'erano limitazioni di principio per la distribuzione delle orbite (per quanto detto, secondo lo schema classico l'energia si distribuisce con continuità). Al contrario, Borh "impacchettò" una classe speciale di orbite - i cosiddetti stati stazionari - nelle quali l'elettrone non aveva possibilità alcuna di emettere/assorbire energia elettromagnetica. Quest'ultimo processo poteva avvenire solo in seguito al "passaggio" ad una nuova orbita (depressa o eccitata in energia, rispetto alla prima). Era il famoso «salto quantico». Solo in questa nuova framework si poteva salvare la stabilità meccanica dell'atomo. Anzi, risolveva in un colpo solo anche il problema 1, ovvero la spiegazione degli spettri atomici.

No TweetBacks yet. (Be the first to Tweet this post)
Articoli correlati

Commenta l'esercizio