Wie was Satyendra Nath Bose

De Indiase natuurkundige Satyendra Bose werd op 1 januari 1898 geboren. Hij overleed op 4 februari 1974. Bose was gespecialiseerd in mathematische natuurkunde. Hij is vooral bekend vanwege zijn werk aan de kwantummechanica omstreeks 1920. Hij legde met zijn werk de basis voor Bose-Einstein-statistieken en de theorie van het Bose-Einsteincondensaat. De klasse van deeltjes die voldoen aan de statistiek van Bose-Einstein, bosonen, is door Paul Dirac naar Bose vernoemd.

Opleiding

Bose werd geboren in de Indiase stad Kolkata (vroeger Calcutta genoemd) als oudste van zeven kinderen en enige zoon van Surendranath Bose. Zijn vader was accountant en ondernemer en richtte later zijn eigen chemische en farmaceutisch bedrijf op. Satyendra begon zijn opleiding op een lagere school in Kolkata voordat hij in 1907 naar de Hindoeschool ging. Hier begon zijn interesse in wiskunde en natuurwetenschappen en als zo vaak was dit te danken aan een uitstekende wiskundeleraar in combinatie met de aanmoediging van de directeur. Voor zijn BSc koos Bose toegepaste wiskunde en in 1914 slaagde hij voor deze examens. In 1915 haalde hij zijn MSc in de toegepaste wiskunde. Na het behalen van zijn master trad hij in 1916 als onderzoeker in dienst van de universiteit van Kolkata en begon hij zijn studies in de relativiteitstheorie.

Academische carrière

Bose was veeltalig. Zo sprak hij Bengaals, Engels, Duits, Frans en Sanskriet. Van 1916 tot 1921 was hij docent natuurkunde aan de universiteit van Kolkata. Samen met Saha bereidde Bose in 1919 het eerste boek in het  Engels voor, gebaseerd op Duitse en Franse vertalingen van originele artikelen over de speciale en algemene relativiteitstheorie van Einstein. In 1921 werd Bose aangesteld als lector natuurkunde aan de universiteit van Dakha en daar gaf hij tot 1945 les. Vanaf 1927 was hij er professor en hoofd van de sectie natuurkunde. In 1945 keerde hij terug naar de universiteit van Kolkata; hij werd er aangesteld als Guprasad Sing Professor of Physics. Deze functie bekleedde hij tot aan zijn pensionering in 1956 toen hij met emiraat ging.

Bose’s interpretatie

Terwijl hij een lezing hield aan de universiteit van Dhaka over de theorie van straling en de ultraviolette catastrofe was Bose van plan zijn studenten te laten zien dat de hedendaagse theorie ontoereikend was omdat deze resultaten voorspelde die niet in overeenstemming waren met experimentele resultaten. Tijdens het beschrijven van deze discrepantie nam Bose voor het eerst het standpunt in dat de Maxwell-Boltzmann-verdeling niet waar zou zijn voor microscopische deeltjes waar fluctuaties als gevolg van het onzekerheidsprincipe van Heisenberg aanzienlijk zullen zijn. Bose bewerkte deze lezing tot een kort artikel genaamd “Planck Law and the Hypothesis of Light Quanta” en stuurde het op naar Albert Einstein. Einstein was het met hem eens, vertaalde Bose’s artikel naar het Duits en liet het in 1924 onder de naam van Bose publiceren in het Zeitschrift für Physik als “Plancks Gesetz und Lichtquantenhypothese”. De reden dat de interpretatie van Bose nauwkeurige resultaten produceerde kwam omdat twee fotonen niet van elkaar kunnen worden onderscheiden en men niet twee fotonen met dezelfde energie kan behandelen als twee verschillende identificeerbare fotonen.

Het Bose-Einstein condensaat

Een belangrijk gevolg van de reactie van Einstein op het artikel van Bose was dat zijn aanvraag bij de universiteit van Dhaka voor twee jaar onderzoeksverlof vanaf 1924 werd goedgekeurd. Hij had nu de kans om Europese wetenschappers te ontmoeten en reisde eerst naar Parijs waar hij Langevin en de Broglie ontmoette. In oktober 1925 reisde hij van Parijs naar Berlijn waar hij Einstein ontmoette. Einstein had veel vooruitgang geboekt nadat hij Bose’s artikel had ontvangen, want zo kon hij zien hoe de ideeën konden worden voortgezet.. Terwijl Bose in Berlijn was volgde hij een cursus over kwantumtheorie gegeven door Max Born (leuk weetje: Max Born is de grootvader van de op 8 augustus 2022 overleden actrice/zangeres Olivia Newton-John). Einstein nam het idee over en breidde het uit naar atomen. Dit leidde tot de voorspelling van het bestaan van verschijnselen die bekend werden als Bose-Einstein condensaten, een dichte verzameling bosonen (dit zijn deeltjes met gehele spin, vernoemd naar Bose), waarvan in 1995 door experimenten werd aangetoond dat ze bestaan.

De Bose-Einstein Statistiek

Bose publiceerde over statistische mechanica die leidde tot de Bose-Einstein statistiek. Dirac bedacht de term “boson” voor deeltjes die aan deze statistieken voldoen. Door deze termen is zijn naam terecht bekend en wordt hij herinnerd want zijn bijdragen zijn inderdaad opmerkelijk, vooral gezien het feit fat hij zijn belangrijkste ontdekkingen deed terwijl hij geïsoleerd van de reguliere ontwikkelingen in Europe moest werken. Naast natuurkunde deed hij wat onderzoek in biotechnologie en literatuur (Bengaals en Engels). Hij maakte diepgaande studies in scheikunde, geologie, zoölogie, antropologie, techniek en andere wetenschappen. S.N. Bose werd meermaals genomineerd voor de Nobelprijs voor de natuurkunde, voor zijn bijdrage aan Bose-Einstein Statistics en de Unified Field Theory. Hoewel verschillende Nobelprijzen werden toegekend voor onderzoek met betrekking tot de concepten van het boson, Bose-Einstein-statistieken en Bose-Einstein condensaat, ontving Bose zelf geen Nobelprijs. In 1958 werd Bose Fellow van de Royal Society.

Satyendra Nath Bose werd 80 jaar. Hij stierf op 4 februari 1974 in Kolkata in India.

Eerste publicatie: 4 februari 2023
Bron: scihi & anderen