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Son père est Christian Bohr, professeur de physiologie à l'Université de Copenhague et de Ellen Alder, fille d'un riche banquier juif.
Il bénéficie avec son frère, Harald, d'une très bonne éducation et propice à leurs goût pour les sciences.
Harald deviendra un célèbre mathématicien. -
Niels va à l'université de Copenhague, où il va être se faire connaître pour avoir gagné un concours de l'Académie danoise des Sciences grâce à une étude théorique et expérimentale sur les jet de liquide et la tension superficielle.
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Départ pour Cambridge pur travailler au laboratoire Cavendish sous la direction de J.J Thomson.
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Il obtient son doctorat sur la théorie électronique des métaux. Il met en évidence dans sa thèse les failles de la physique classique à décrire le modèle atomique.
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Bohr imagine un modèle planétaire de l'atome, où Z électrons évoluent en orbite circulaire autour d'un noyau, centre de masse et de charge positive Ze.
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Ce modèle permet de rendre compte des déviations que subissent les particules alpha en traversant la matiière. Mais ça rentrait en contradiction avec les lois de la gravitation et de l'electromagnétisme. Il s'appuit sur l'hypothèse de Planck sur les quanta, (utilisé par Einstein) pour imposé la stabilité de son modèle en établissant que les électrons ne peuvent se placer que sur un ensemble discret d'orbite stable avec une énergie bien partculière.
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Borh rejoint le groupe d'étude de Rutherford à Manchester.
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Il se marie avec Margrethe Norlund avec qui il aura 6 fils et qui restera une épouse aimante tout au long de sa vie.
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Les résultats de son étude sur le modèle orbitale sont publié et très appréciés au sein de la communauté. Ces résultats lui vaudrint un prix Nobel de Physique en 1922
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Il occupera les fonctions d'assistant a copenhagen et à Manchester puis en 1920 il est nommé professeur de de Physique Théorique à l'Université de Copenhagen.
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Il est nommé ensuite Directeur d'un Institut de physique Théorique crée pour lui (aujourd'hui Niels Bohr Institute). Poste qu'il occupera jusqu'a sa mort. Il sera remplacé par son fils Aage.
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Il joue ainsi un rôle important dans le développement de la mécanique quantique, longtemps après que les premiers modèles atomiques ont été dépassés, grâce à l'esprit de recherche et à la méthode critique qu'il cultive dans son institut et lors de ses visites à l'étranger. C'est à cette époque qu'il atteindra la notion de complémentarité
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Il apporte le modèle du noyau atomique comme étant de structure composé.
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Il participe à la compréhension de la fission nucléaire.
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Durant la 2nd Guerre mondial, Bohr essaira de garder l'équité de son institution occupé par les nazis. Cependant il est obligé de fuir en Suède puis en Angleterre.
La bas il va participer, avec son fils Aage, sur le projet de la bombe à fission nucléaire. Il poursuivra ses recherches dans le cadre du projet Manhattan. -
Il rencontre Winston Chruchill et Franklin Roosvelt, afin d'essayer de les convaincre, en vain, sur la necessité d'une collaboration internationale.
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Il écrit une lettre ouverte aux Nations Unis pour exprimer ses idées quant à la politique atomique et notamment sur la politique de paix.
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Il recevra, pour ses actions de senssibilation et ses oeuvres pour la paix atomique, le premer U.S. Atoms for Peace Award
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Bohr meurt à l'âge de 78 ans à Copenhague