Il modello atomico di Niels Bohr era assolutamente rivoluzionario quando fu presentato nel 1913. Sebbene sia ancora insegnato nelle scuole, è diventato obsoleto decenni fa. Però, il suo creatore sviluppò anche una teoria quantistica molto più ampia e meno conosciuta, i cui principi sono cambiati nel tempo. I ricercatori dell'Università di Barcellona hanno ora analizzato lo sviluppo del pensiero del fisico danese, un vero esempio di come vengono modellate le teorie scientifiche.

La maggior parte delle scuole insegna ancora il modello atomico, in cui gli elettroni orbitano attorno al nucleo come fanno i pianeti attorno al sole. Il modello era basato sul primo modello di Rutherford, i principi della meccanica classica e le idee emergenti sulla "quantizzazione" (equazioni per applicare le ipotesi quantistiche iniziali ai sistemi fisici classici) avanzate da Max Planck e Albert Einstein.

Come Blai Pié i Valls, un fisico all'Università di Barcellona, spiega a SINC:"Bohr pubblicò il suo modello nel 1913 e, sebbene fosse rivoluzionario, era una proposta che faceva ben poco per spiegare risultati sperimentali molto vari, così tra il 1918 e il 1923 stabilì un ben più ampio respiro, teoria ben informata che incorporava il suo modello precedente."

La teoria di Bohr, chiamata teoria quantistica, propose che gli elettroni circondino il nucleo seguendo le leggi classiche ma soggetti a limitazioni, come le orbite che possono occupare e l'energia che perdono sotto forma di radiazione quando saltano da un'orbita all'altra. Ma ha anche tentato di spiegare in modo unificato tutti i fenomeni quantistici che erano stati osservati fino ad oggi.

"Questa teoria poggiava su due pilastri fondamentali:il principio adiabatico, un metodo per trovare possibili stati quantistici all'interno dell'atomo; e il principio di corrispondenza, che collega l'elettrodinamica classica con la nuova teoria quantistica forgiata a quel tempo, " spiega Pié i Valls che, insieme al professor Enric Pérez, ha pubblicato queste analisi storiche sull'argomento nella rivista 'Annalen der Physik'.

Gli autori hanno studiato l'uso che Bohr ha dato all'ipotesi adiabatica da quando il fisico austriaco Paul Ehrenfest la elaborò nel 1911 fino a quando il suo collega danese la elevò a "principio" e la sviluppò per trarne il massimo. Hanno anche rilevato la reciproca influenza tra Bohr e il fisico tedesco Arnold Sommerfeld, che ha avanzato la propria formulazione di "quantificazione" e ha avuto un'influenza significativa sullo sviluppo della vecchia teoria quantistica, lo sfondo su cui si collocavano tutti gli studi precedenti alla nascita della meccanica quantistica nel 1925.

"Uno dei cambiamenti più significativi che abbiamo riscontrato è il capovolgimento dell'importanza dei due principi fondamentali, " nota Pié i Valls. "Nel 1918, il ruolo centrale svolto dal principio adiabatico eclissava quasi del tutto il principio di corrispondenza nella teoria di Bohr, e non dobbiamo dimenticarlo, ma negli anni, è svanito in secondo piano, mentre la teoria della corrispondenza acquistò importanza e incorporò nuovi, utili applicazioni del calcolo. Con l'avvento della meccanica quantistica, il principio di corrispondenza ha mantenuto il suo ruolo centrale, che ha fino ad oggi."

Gli autori lamentano il fatto che la teoria quantistica di Bohr sia molto meno conosciuta del suo modello atomico, "obsoleto dal 1925, ma che ancora oggi viene spiegato nelle scuole per il suo notevole valore educativo e per puro pragmatismo, è impossibile insegnare una teoria così complessa come la meccanica quantistica a certi livelli."

Questa situazione, però, ha portato il pubblico ad avere erroneamente l'idea che il modello di Bohr sia ancora valido, quando la visione moderna dell'atomo è, infatti, governato dalle leggi probabilistiche della meccanica quantistica, che ci costringono a immaginare l'elettrone come una "nube di probabilità" delocalizzata attorno al nucleo dell'atomo.