[ Pejuang Pena ]

Friday, November 11, 2011

Niels Bohr, 1885-1962.



Khinzir, katak, tenggiling, manusia, semuanya mempunyai bapa, secara rasmi atau tidak rasmi. Begitu juga teori struktur atom,  juga ada bapa. Itulah teori Niels Henrik David Bohr yang lahir tahun 1885 di Kopenhagen. Pada tahun 1911 dia raih gelar doktor fizik dari Universiti Copenhagen. Tak lama sesudah itu dia pergi ke Cambridge. Di situ dia belajar di bawah asuhan J.J. Thompson, ilmuwan ternama yang menemui elektron. Hanya dalam beberapa bulan sesudah itu Bohr pindah ke Manchester, belajar pula dengan Ernest Rutherford yang beberapa tahun sebelumnya menemui nucleus (bahagian inti) atom. Rutherford inilah yang menegaskan (berbeza dengan pendapat-pendapat sebelumnya) bahawa atom umumnya kosong, dengan bahagian pokok yang berat pada tengahnya dan elektron di bahagian luarnya. Tak lama sesudah itu Bohr segera mengembangkan teorinya sendiri yang baru serta radikal tentang struktur atom.

Kertas kerja Bohr yang bagaikan membuai sejarah "On the Constitution of Atoms and Molecules" diterbitkan dalam Philosophical Magazine tahun 1933.

Teori Bohr memperkenalkan atom sebagai sejenis miniatur planit mengelilingi matahari, dengan elektron-elektron mengelilingi orbitnya sekitar bahagian pokok, tetapi dengan ada perbezaan; bilamana hukum-hukum fisiz klasik mengatakan tentang putaran orbit dalam segala ukuran, Bohr membuktikan bahawa elektron-elektron dalam sebuah atom hanya dapat berputar dalam orbitnya dalam ukuran spesifik tertentu. Atau dalam rumusan lain; elektron-elektron yang mengitari bahagian pokok berada pada tingkat energi (kulit) tertentu tanpa menyerap atau memancarkan energi. Elektron dapat berpindah dari lapisan dalam ke lapisan luar jika menyerap energi. Sebaliknya elektron akan berpindah dari lapisan luar ke lapisan lebih dalam dengan memancarkan energi.

Teori Bohr memperkenalkan perbezaan radikal dengan gagasan teori klasik fizik. Beberapa ilmuwan yang penuh imajinasi (seperti Einstein) segera bergegas memuji kertas kerja Bohr sebagai suatu "masterpiece" suatu kerja besar; meski begitu, banyak ilmuwan lain pada mulanya menganggap janggal kebenaran teori baru ini. Percubaan yang paling kritis adalah kemampuan teori Bohr menjelaskan spektrum dari hydrogen atom. Telah lama diketahui bahawa gas hydrogen jika dipanaskan pada tingkat kepanasan tinggi, akan mengeluarkan cahaya. Tetapi, cahaya ini tidaklah mencakup semua warna, hanya cahaya dari sesuatu frekuensi tertentu sahaja. Nilai terbesar dari teori Bohr tentang atom adalah berangkat dari hipotesis sederhana tetapi sanggup menjelaskan dengan ketetapan yang mengagumkan tentang gelombang panjang yang seakan-akan dari semua garis spektral (warna) yang dikeluarkan oleh hidrogen. Lebih jauh dari itu, teori Bohr memperkirakan adanya garis spektral tambahan, tidak didapati pada keadaan sebelumnya, tetapi kemudian dipastikan oleh para pemerhati. Sebagai tambahan, teori Bohr tentang struktur atom mengukuhkan penjelasan pertama yang jelas apa sebab atom berukuran seperti adanya ia. Dikaji dari semua kejadian yang meyakinkan ini, teori Bohr diterima umum, dan pada tahun 1922 Bohr menerima hadiah Nobel untuk bidang fizik.

Pada tahun 1920 lembaga Fizik Teoritis didirikan di Kopenhagen dan Bohr menjadi pengarahrnya. Di bawah pirnpinannya, dia berjaya menarik pantas minat ilmuwan-ilmuwan muda yang bijak pandai dan secara langsung menjadi pusat penyelidikan ilmiah dunia.

Tetapi sementara itu teori struktur atom Bohr menghadapi beberapa kesulitan. Masalah utamanya adalah bahawa teori Bohr, meskipun dengan sempurna menjelaskan kesulitan masa depan atom (misalnya hidrogen) yang ada satu elektron, tidak dengan rasmi mengatakan spektra dari atom-atom lain. Beberapa ilmuwan, terpukau dengan kejayaan luar biasa teori Bohr dalam hal memaparkan atom hidrogen, berharap dengan jalan menyempurnakan sedikit teori Bohr, mereka dapat juga menjelaskan spektra atom yang lebih berat. Bohr sendiri merupakan salah seorang yang terawal menyedari penyempurnaan kecil itu tak akan menolong, kerana yang diperlukan adalah perombakan radikal. Walau bagaimana dia mengerahkan segenap akal geniusnya, dia tetap tak mampu memecahkannya.

Pemecahan akhirnya ditemui pada permulaan tahun 1925 oleh Werner Heisenberg dan lain-lainnya. Yang menariknya tercatat di sini, bahawa Heisenberg -dan umumnya ilmuwan yang mengembangkan teori baru- belajar di Kopenhagen, yang tak syak lagi telah mengambil manfaat yang besar dari beberapa perbincangan dengan Bohr dan saling berhubungan satu sama lain. Bohr sendiri bergegas menuju idea baru itu dan membantu mengembangkannya. Dia bukan sahaja membuat sumbangan penting terhadap teori baru, perbincangan dan tulisan-tulisan, malah menolong menguruskan kepada lebih sistematik.

Tahun 1930an lebih jelas kelihatan perhatiannya terhadap permasalahan bahagian pokok struktur atom. Dia mengembangkan model penting "tetesan cairan" bahagian pokok atom. Dia juga mengajukan masalah  teori tentang "kombinasi bahagian pokok" dalam reaksi atom untuk dipecahkan. Tambahan pula, Bohr merupakan orang yang dengan cepat menyatakan bahawa isotop uranium yang terlibat dalam pembahagian nuklear adalah U235. Pernyataan ini ada makna penting dalam pengembangan berikutnya dari bom atom.

Dalam tahun 1940 bala tentara Jerman menduduki Denmark. Ini menempatkan diri Bohr dalam bahaya, sebahagiannya kerana dia sikapnya yang anti Nazi sudah tersebar luas, sebab lain juga kerana ibunya seorang Yahudi. Tahun 1943 Bohr lari meninggalkan Denmark yang menjadi daerah penempatan, menuju Swedia. Dia juga menolong sejumlah besar orang Yahudi Denmark melarikan diri agar terhindar dari kematian dalam kamar gas Hitler. Dari Swedia Bohr lari ke UK dan dari sana menyeberang ke Amerika Syarikat. Di negeri ini, selama perang berlangsung, Bohr membantu membuat bom atom.

Setelah selesai perang, Bohr kembali ke kampungnya, Denmark dan berusaha keras -walau tak berhasil- mendorong dunia internasional agar mengawasi penggunaan energi atom.

Bohr berkahwin pada tahun 1912, pada saat-saat dia melakukan kerja besar di bidang ilmu pengetahuan. Dia dikurnia lima orang anak, salah seorang bernama Aage Bohr, pemenang hadiah Nobel untuk bidang fizik pada tahun 1975. Bohr merupakan orang yang paling disenangi di dunia ilmuwan, bukan semata-mata kerana menghormati ilmu geniusnya, tetapi peribadi dan karakternya juga serta rasa kemanusiaannya yang mendalam.

Kendati teori asal Bohr tentang struktur atom sudah berlalu lima puluh tahun yang lampau, dia tetap merupakan salah satu dari tokoh besar di abad ke-20. Ada beberapa alasan mengapa begitu. Pertama, sebahagian dari hal-hal penting teorinya masih tetap dianggap benar. Misalnya, pendapatnya bahawa atom dapat ada hanya pada tingkat energi yang cermat, merupakan contoh tak dapat dipisahkan dari semua teori-teori struktur atom berikutnya. Hal lainnya lagi, gambaran Bohr tentang atom punya erti besar untuk menemui sesuatu untuk diri sendiri, meskipun ilmuwan moden tak menganggap hal itu secara harfiah benar. Yang paling penting dari semuanya itu, mungkin, adalah pendapat Bohr yang merupakan tenaga pendorong bagi perkembangan "teori kuantum." Meskipun beberapa beberapa pendapatnya tak diterima, namun jelas secara sejarah teori-teorinya sudah membuktikan titik tolak teori moden tentang atom dan perkembangan berikutnya bidang mekanika kuantum.

Rujukan web
  • http://www-groups.dcs.st-and.ac.uk/~history/Mathematicians/Bohr_Niels.html
  • http://www.aip.org/history/esva/exhibits/bohr.htm
  • http://www.pbs.org/wgbh/aso/databank/entries/bpbohr.html
  • http://www.dhm.de/lemo/html/biografien/BohrNiels/
  • http://nobelprize.org/physics/laureates/1922/bohr-bio.html
  • http://www.chemie.uni-bremen.de/stohrer/biograph/bohr.htm

No comments:

Post a Comment