Satyendra Nath Bose - Satyendra Nath Bose

Satyendra Nath Bose

FRS , MP , PV
SatyenBose1925.jpg
Satyendra Nath Bose em 1925
Nascer ( 1894-01-01 )1 de janeiro de 1894
Calcutá , Presidência de Bengala , Índia Britânica
Faleceu 4 de fevereiro de 1974 (04/02/1974)(80 anos)
Calcutá , Índia
Nacionalidade indiano
Alma mater Universidade de Calcutá
Conhecido por Condensado de
Bose-Einstein Estatísticas de
Bose-Einstein Distribuição de
Bose-Einstein Correlações de
Bose -Einstein Gás de Bose
Bóson
Equação de Bose ideal do gás de fóton de estado
Cônjuge (s) Ushabati Bose (nascida Ghosh)
Prêmios Padma Vibhushan
Fellow da Royal Society
Carreira científica
Campos Física
Instituições Universidade de Calcutá
Universidade de Dhaka
Visva-Bharati
Orientadores acadêmicos Jagadish Chandra Bose
Prafulla Chandra Ray
Alunos de doutorado Purnima Sinha
Partha Ghose
Siva Brata Bhattacherjee
Outros alunos notáveis Mani Lal Bhaumik
Lilabati Bhattacharjee
Asima Chatterjee
Ratan Lal Brahmachary
Membro do Parlamento, Rajya Sabha
No cargo,
3 de abril de 1952 - 2 de abril de 1960
Assinatura
Assinatura Satyendranath Bose.svg

Satyendra Nath Bose FRS / b s / (01 de janeiro de 1894 - 4 de fevereiro 1974) era um índio matemático e físico especializado em física teórica . Ele é mais conhecido por seu trabalho em mecânica quântica no início dos anos 1920, colaborando com Albert Einstein no desenvolvimento da base para as estatísticas de Bose-Einstein e a teoria do condensado de Bose-Einstein . A Fellow da Royal Society , ele foi premiado com condecoração civil segundo maior da Índia, o Padma Vibhushan em 1954 pelo Governo da Índia .

A classe de partículas que obedecem às estatísticas de Bose-Einstein, bósons , recebeu o nome de Bose de Paul Dirac .

Um polímata , ele tinha uma ampla gama de interesses em campos variados, incluindo física , matemática , química , biologia, mineralogia , filosofia , artes , literatura e música . Ele atuou em muitos comitês de pesquisa e desenvolvimento na soberana Índia .

Vida pregressa

Bose nasceu em Calcutá (agora Calcutá), o mais velho de sete filhos em uma família bengali Kayastha . Ele era o único filho, com seis irmãs depois dele. Sua casa ancestral foi na aldeia Bara Jagulia, no distrito de Nadia , na presidência de Bengala . Seus estudos começaram aos cinco anos, perto de sua casa. Quando sua família se mudou para Goabagan, ele foi admitido na New Indian School. No último ano da escola, ele foi admitido na Escola Hindu . Foi aprovado no exame de admissão ( matrícula ) em 1909 e ficou em quinto lugar na ordem de mérito. Em seguida, ele ingressou no curso intermediário de ciências no Presidency College , Calcutá , onde seus professores incluíam Jagadish Chandra Bose , Sarada Prasanna Das e Prafulla Chandra Ray .

Bose recebeu um bacharelado em matemática mista do Presidency College , ficando pela primeira vez em 1913. Em seguida, ele ingressou na recém-formada Faculdade de Ciências de Sir Ashutosh Mukherjee, onde novamente obteve o primeiro lugar no exame de matemática mista de MSc em 1915. Suas notas no exame de MSc criaram um novo recorde nos anais da Universidade de Calcutá , ainda não superado.

Após concluir seu mestrado, Bose ingressou na faculdade de Ciências da Universidade de Calcutá como pesquisador em 1916 e iniciou seus estudos na teoria da relatividade . Foi uma época emocionante na história do progresso científico. A teoria quântica acabava de aparecer no horizonte e importantes resultados começaram a surgir.

Seu pai, Surendranath Bose, trabalhava no Departamento de Engenharia da East Indian Railway Company . Em 1914, aos 20 anos, Satyendra Nath Bose casou-se com Ushabati Ghosh, a filha de 11 anos de um importante médico de Calcutá. Eles tiveram nove filhos, dois dos quais morreram na primeira infância. Quando ele morreu em 1974, ele deixou para trás sua esposa, dois filhos e cinco filhas.

Como poliglota , Bose era versado em várias línguas, como bengali , inglês, francês, alemão e sânscrito , bem como na poesia de Lord Tennyson , Rabindranath Tagore e Kalidasa . Ele sabia tocar o esraj , um instrumento musical indiano semelhante a um violino. Ele estava ativamente envolvido na gestão de escolas noturnas que ficaram conhecidas como Instituto dos Homens Trabalhadores.

Carreira de pesquisa

Bose participaram Hindu escola em Calcutá , e mais tarde participou Presidency College , também em Calcutá, ganhando as notas mais altas em cada instituição, enquanto que o seu colega e futuro astrofísico Meghnad Saha ficou em segundo lugar. Ele entrou em contato com professores como Jagadish Chandra Bose , Prafulla Chandra Ray e Naman Sharma, que forneceram inspiração para ter um grande objetivo na vida. De 1916 a 1921, ele foi professor no departamento de física do Rajabazar Science College na Universidade de Calcutá . Junto com Saha, Bose preparou o primeiro livro em inglês baseado nas traduções para o alemão e o francês de artigos originais sobre a relatividade geral e especial de Einstein em 1919. Em 1921, ele ingressou como Leitor do Departamento de Física da recém-fundada Universidade de Dhaka (em atual Bangladesh). Bose criou departamentos totalmente novos, incluindo laboratórios, para ministrar cursos avançados para honras de mestrado e bacharelado e ensinou termodinâmica , bem como a teoria de eletromagnetismo de James Clerk Maxwell .

Satyendra Nath Bose, junto com Saha, apresentou vários artigos em física teórica e matemática pura de 1918 em diante. Em 1924, enquanto trabalhava como Leitor (Professor sem cadeira) no Departamento de Física da Universidade de Dhaka , Bose escreveu um artigo derivando a lei da radiação quântica de Planck sem qualquer referência à física clássica , usando uma nova maneira de contar estados com partículas idênticas . Este artigo foi seminal na criação do campo muito importante da estatística quântica . Embora não tenha sido aceito imediatamente para publicação, ele enviou o artigo diretamente para Albert Einstein na Alemanha. Einstein, reconhecendo a importância do artigo, traduziu-o pessoalmente para o alemão e submeteu-o em nome de Bose ao prestigioso Zeitschrift für Physik . Como resultado desse reconhecimento, Bose pôde trabalhar por dois anos em laboratórios europeus de Raio X e Cristalografia , durante os quais trabalhou com Louis de Broglie , Marie Curie e Einstein.

Estatísticas de Bose-Einstein

Ao apresentar uma palestra na Universidade de Dhaka sobre a teoria da radiação e a catástrofe ultravioleta , Bose pretendia mostrar aos seus alunos que a teoria contemporânea era inadequada, pois previa resultados não conformes com os resultados experimentais.

No processo de descrição dessa discrepância, Bose pela primeira vez assumiu a posição de que a distribuição de Maxwell-Boltzmann não seria verdadeira para partículas microscópicas, onde as flutuações devido ao princípio da incerteza de Heisenberg serão significativas. Assim, ele enfatizou a probabilidade de encontrar partículas no espaço de fase , cada estado tendo o volume h 3 , e descartando a posição e o momento distintos das partículas.

Bose adaptou esta palestra em um pequeno artigo chamado "Lei de Planck e a Hipótese da Quanta de Luz" e o enviou a Albert Einstein com a seguinte carta:

Respeitado senhor, ousei enviar-lhe o artigo que o acompanha para sua leitura e opinião. Estou ansioso para saber o que você acha disso. Você verá que tentei deduzir o coeficiente 8π ν 2 / c 3 na Lei de Planck independente da eletrodinâmica clássica, apenas supondo que a região elementar última no espaço de fase tem o conteúdo h 3 . Não sei alemão o suficiente para traduzir o jornal. Se você acha que o artigo vale a pena ser publicado, ficarei grato se você providenciar sua publicação no Zeitschrift für Physik . Embora um completo estranho para você, não sinto qualquer hesitação em fazer tal pedido. Porque todos nós somos seus alunos, embora lucrando apenas com seus ensinamentos através de seus escritos. Não sei se você ainda se lembra que alguém de Calcutá pediu sua permissão para traduzir seus artigos sobre a relatividade para o inglês. Você acedeu ao pedido. O livro já foi publicado. Fui eu quem traduzi seu artigo sobre a relatividade generalizada.

Einstein concordou com ele, traduziu os artigos de Bose "Lei de Planck e Hipótese dos Quanta de Luz" para o alemão e publicou-os no Zeitschrift für Physik sob o nome de Bose, em 1924.

Possíveis resultados de lançar duas moedas
Duas cabeças Duas caudas Um de cada
(1) Existem três resultados. Qual é a probabilidade de produzir duas cabeças?
Probabilidades de resultado
  Moeda 1
Cabeça Cauda
Moeda 2 Cabeça HH HT
Cauda º TT
(2) Como as moedas são distintas, há dois resultados que produzem uma cabeça e uma cauda. A probabilidade de duas caras é de um quarto.

A razão pela qual a interpretação de Bose produziu resultados precisos foi que, uma vez que os fótons são indistinguíveis um do outro, não se pode tratar quaisquer dois fótons com energia igual como sendo dois fótons identificáveis ​​distintos. Por analogia, se, em um universo alternativo, as moedas se comportassem como fótons e outros bósons , a probabilidade de produzir duas cabeças seria de fato um terço (cauda-cabeça = cabeça-cauda).

A interpretação de Bose agora é chamada de estatística de Bose-Einstein . Este resultado obtido por Bose lançou as bases da estatística quântica e, especialmente, da nova concepção filosófica revolucionária da indistinguibilidade das partículas, conforme reconhecido por Einstein e Dirac. Quando Einstein se encontrou cara a cara com Bose, perguntou-lhe se sabia que havia inventado um novo tipo de estatística e ele disse com toda a franqueza que não, ele não estava tão familiarizado com as estatísticas de Boltzmann e não Não percebi que ele estava fazendo os cálculos de maneira diferente. Ele foi igualmente franco com quem perguntou.

Condensado de Bose-Einstein

Dados de distribuição de velocidade de um gás de átomos de rubídio , confirmando a descoberta de uma nova fase da matéria, o condensado de Bose-Einstein . Esquerda: pouco antes do aparecimento de um condensado de Bose-Einstein. Centro: logo após o aparecimento do condensado. À direita: após nova evaporação, deixando uma amostra de condensado quase puro.

Einstein também não percebeu a princípio o quão radical foi a saída de Bose, e em seu primeiro artigo depois de Bose, ele foi guiado, como Bose, pelo fato de que o novo método deu a resposta certa. Mas depois do segundo artigo de Einstein usando o método de Bose no qual Einstein previu o condensado de Bose-Einstein ( foto à esquerda ), ele começou a perceber o quão radical ele era e o comparou à dualidade onda / partícula, dizendo que algumas partículas não se comportavam exatamente como partículas. Bose já havia submetido seu artigo ao British Journal Philosophical Magazine , que o rejeitou antes de enviá-lo a Einstein. Não se sabe por que foi rejeitado.

Einstein adotou a ideia e a estendeu aos átomos. Isso levou à previsão da existência de fenômenos que ficaram conhecidos como condensado de Bose-Einstein , uma coleção densa de bósons (que são partículas com spin inteiro , em homenagem a Bose), cuja existência foi demonstrada por experimento em 1995.

Dhaka

Bose na Universidade de Dhaka na década de 1930

Após sua estada na Europa, Bose retornou a Dhaka em 1926. Ele não tinha doutorado e, portanto, normalmente, de acordo com os regulamentos em vigor, ele não seria qualificado para o cargo de professor ao qual se candidatou, mas Einstein o recomendou. Ele foi então nomeado Chefe do Departamento de Física da Universidade de Dhaka . Ele continuou orientando e ensinando na Universidade de Dhaka.

Bose projetou o próprio equipamento para um laboratório de cristalografia de raios-X . Ele montou laboratórios e bibliotecas para tornar o departamento um centro de pesquisa em espectroscopia de raios-X, difração de raios-X, propriedades magnéticas da matéria, espectroscopia óptica, sem fio e teorias de campo unificado . Ele também publicou uma equação de estado para gases reais com Meghnad Saha . Ele também foi o Reitor da Faculdade de Ciências da Universidade de Dhaka até 1945.

Calcutá

Quando a divisão da Índia se tornou iminente (1947), ele retornou a Calcutá (agora conhecida como Calcutá) e ensinou lá até 1956. Ele insistiu que cada aluno projetasse seu próprio equipamento usando materiais e técnicos locais. Ele foi feito professor emérito quando se aposentou. Ele então se tornou vice-chanceler da Universidade Visva-Bharati em Santiniketan . Ele voltou para a Universidade de Calcutá para continuar a pesquisa em física nuclear e concluir trabalhos anteriores em química orgânica. Nos anos subsequentes, ele trabalhou em pesquisa aplicada, como extração de hélio em fontes termais de Bakreshwar .

Outros campos

Além da física, ele fez pesquisas em biotecnologia e literatura ( bengali e inglês). Ele fez estudos profundos em química , geologia, zoologia , antropologia , engenharia e outras ciências. Sendo bengali , ele dedicou muito tempo à promoção do bengali como língua de ensino, traduzindo artigos científicos para ele e promovendo o desenvolvimento da região.

Honras

SN Bose com outros cientistas da Universidade de Calcutá
Busto de Satyendra Nath Bose que se encontra no jardim do Museu Industrial e Tecnológico de Birla .

Em 1937, Rabindranath Tagore dedicou seu único livro sobre ciência, Visva – Parichay , a Satyendra Nath Bose. Bose foi homenageado com o título de Padma Vibhushan pelo governo indiano em 1954. Em 1959, foi nomeado Professor Nacional, a maior homenagem no país para um acadêmico, cargo que ocupou por 15 anos. Em 1986, o Centro Nacional SN Bose de Ciências Básicas foi estabelecido por uma lei do Parlamento, Governo da Índia, em Salt Lake, Calcutá.

Bose tornou-se conselheiro do então recém-formado Conselho de Pesquisa Científica e Industrial . Ele era o presidente da Indian Physical Society e do National Institute of Science. Ele foi eleito presidente geral do Congresso de Ciências Indiano . Ele foi o vice-presidente e, em seguida, o presidente do Indian Statistical Institute . Em 1958, ele se tornou um membro da Royal Society . Ele foi nomeado membro do Rajya Sabha .

Partha Ghose afirmou que

O trabalho de Bose situou-se na transição entre a 'velha teoria quântica' de Planck, Bohr e Einstein e a nova mecânica quântica de Schrödinger , Heisenberg , Born , Dirac e outros.

Indicação ao prêmio Nobel

SN Bose foi indicado por K. Banerji (1956), DS Kothari (1959), SN Bagchi (1962) e AK Dutta (1962) para o Prêmio Nobel de Física, por sua contribuição para as estatísticas de Bose-Einstein e a teoria do campo unificado . Por exemplo, Kedareswar Banerjee, chefe do Departamento de Física da Universidade de Allahabad, em uma carta de 12 de janeiro de 1956 escreveu ao Comitê do Nobel como segue: “(1). Ele (Bose) fez contribuições notáveis ​​para a física, desenvolvendo as estatísticas conhecidas por seu nome como estatísticas de Bose. Nos últimos anos, descobriu-se que essa estatística é de profunda importância nas classificações de partículas fundamentais e tem contribuído imensamente para o desenvolvimento da física nuclear. (2) Durante o período de 1953 até hoje, ele fez uma série de contribuições altamente interessantes de consequências de longo alcance sobre o tema da Teoria do Campo Unitário de Einstein . ” O trabalho de Bose foi avaliado por um especialista do Comitê do Nobel, Oskar Klein , que viu seu trabalho digno de um Prêmio Nobel.

Legado

Bose em um selo da Índia de 1994

Bosons , uma classe de partículas subatômicas elementares na física de partículas, foram nomeados por Dirac após Satyendra Nath Bose para comemorar suas contribuições para a ciência.

Embora sete prêmios Nobel tenham sido concedidos por pesquisas relacionadas aos conceitos de bóson de SN Bose , estatísticas de Bose-Einstein e condensado de Bose-Einstein , o próprio Bose não recebeu o Prêmio Nobel.

Em seu livro The Scientific Edge , o físico Jayant Narlikar observou:

O trabalho de SN Bose sobre estatística de partículas (c. 1922), que esclareceu o comportamento dos fótons (as partículas de luz em um invólucro) e abriu a porta para novas idéias sobre estatísticas de microssistemas que obedecem às regras da teoria quântica, foi um dos as dez maiores conquistas da ciência indiana do século 20 e podem ser consideradas na classe do Prêmio Nobel.

Quando essa pergunta foi feita ao próprio Bose, ele simplesmente respondeu: "Eu tenho todo o reconhecimento que mereço" - provavelmente porque nos domínios da ciência a que ele pertenceu, o que importa não é um Nobel, mas se o nome de alguém viverá nas discussões científicas nas próximas décadas. Um dos principais prédios acadêmicos da Universidade de Rajshahi , o prédio de ciências nº 1 recentemente recebeu seu nome.

Trabalhos (seleção)

  • Bose (1924), "Plancks Gesetz und Lichtquantenhypothese", Zeitschrift für Physik (em alemão), 26 (1): 178–181, Bibcode : 1924ZPhy ... 26..178B , doi : 10.1007 / BF01327326 , S2CID  186235974.

Notas

Referências

links externos

Escritórios acadêmicos
Precedido por
Upacharya , Vishwa Bharati
1956–58
Sucedido por