Mellem de to danske Nobelpriser i fysik skete der en utrolig udvikling: Fysikkens billede af verdens mindste byggesten blev fuldstændig forandret, og verden blev samtidig konfronteret med de enorme kræfter, som denne nye viden havde givet mennesket.

Historien begyndte fredeligt i 1912, da Niels Bohr efter afsluttet doktorgrad rejste til Manchester for at arbejde hos fysikeren Ernest Rutherford (1871-1937). Her udviklede Bohr sin nye atomteori, inspireret af Rutherfords opdagelse af atomkernen.

Bohrs teori gjorde, hvad ingen andre før havde formået: Den forklarede, hvorfor atomer udsender lys i bestemte farver. I Bohrs model bevægede elektronerne sig i faste baner omkring kernen og kunne skifte mellem disse ved at optage eller afgive energi som lys.

Det var et radikalt brud med klassisk fysik og begyndelsen på den moderne kvantefysik. Da Bohr offentliggjorde sin teori i 1913, mødte den betydelig skepsis, fordi den byggede på postulater om kvantespring mellem fastlagte elektronbaner. Alligevel viste teorien sig hurtigt særdeles frugtbar i forhold til at forklare eksperimentelle resultater.

Senere formulerede Bohr sit komplementaritetsprincip, som viste, at fænomener på atomart niveau kan kræve flere, tilsyneladende modstridende, beskrivelser – som når elektroner opfører sig både som partikler og bølger. Ingen enkeltmodel rummer hele sandheden, men tilsammen giver de et mere fuldstændigt billede af naturen.

Efter sin hjemkomst til København blev Bohr professor og grundlagde i 1921 Institut for Teoretisk Fysik, som hurtigt blev et internationalt kraftcenter for den nye fysik. Her kom tidens største fysikere forbi for at diskutere kvantemekanik og erkendelsesteori – Heisenberg, Pauli, Schrödinger og mange flere.

Den åbne samtalekultur, som Bohr dyrkede, blev kendt som Københavnerånden. Grundlæggelsen af instituttet og Bohrs videre forskning blev trofast støttet af Carlsbergfondet, og Bohr boede med sin familie i Carlsbergs æresbolig fra 1932. Også her flød diskussioner om videnskab naturligt sammen med filosofiske og politiske refleksioner.

Før og under anden verdenskrig hjalp Bohr eksil-tyske og andre udenlandske forskere, flere af jødisk oprindelse, før han selv måtte flygte til USA. Her blev han tilknyttet arbejdet med at udvikle atombomben og fungerede som en erfaren og respekteret samtalepartner for de mange yngre fysikere. Samtidig bidrog han med teoretiske overvejelser om implosionsmekanismen og den neutronstarter, der skulle sætte kædereaktionen i bomben i gang.

Efter krigen trådte han frem som en markant fortaler for international kontrol med atomvåben. I dag huskes Bohr både som en af 1900-tallets største fysikere og som en stærk etisk stemme i en dramatisk tid.

Aage Bohr havde allerede i årene før sin fars død etableret sig som forsker ved instituttet, hvor han fra barn havde været omgivet af nogle af tidens mest fremtrædende fysikere – mange betragtede han som sine onkler. Hans vej til Nobelprisen i 1975 begyndte med et ophold på Columbia University i 1949. Her mødte han fysikeren James Rainwater (1917-1986), som siden skulle komme til at dele Nobelprisen med Bohr og Mottelson.

Rainwater havde netop foreslået, at atomkernen ikke nødvendigvis er kugleformet, men kan være deform og bevæge sig som en væske, der både vibrerer og roterer. Det var et opgør med den gængse opfattelse af kernen som et stift, uforanderligt system.

Da Bohr vendte hjem til København, begyndte han og Ben Mottelson at videreudvikle Rainwaters ideer. I fællesskab skabte de den såkaldte Bohr-ottelsonmodel – også kendt som den kollektive kernemodel – der forbandt enkeltpartiklernes bevægelser med atomkernens kollektive dynamik.

Modellen gav et helt nyt billede af atomkernen som et dynamisk system med både partikel- og væskeegenskaber. Den viste, hvordan de enkelte kernepartikler – nukleonerne – påvirkes af og selv påvirker kernens samlede bevægelser. Bohr og Mottelson sammenfattede ideerne i deres monumentale tobindsværk Nuclear Structure fra 1969, der i årtier var kernefysikkens vigtigste referenceværk.

Derefter blev den kollektive kernemodel hurtigt et centralt værktøj i kernefysikken. Den gjorde det muligt at forudsige, hvordan atomkerner vibrerer, roterer og skifter form, og dermed forklare de karakteristiske mønstre i den stråling, kerner udsender. 

Den gav også forskerne et redskab til at forstå egenskaberne ved både lette og tunge kerner – fra stabile grundstoffer til de mange nye, kortlivede kerner, der blev produceret i de mange nye, store partikelacceleratorer i efterkrigstiden.

I dag tiltrækker Bohr-navnet fortsat forskere fra hele verden, og Niels Bohr Institutet står stadig som et af de førende centre for atom- og kernefysik – et levende vidnesbyrd om en arv, der begyndte med en ung fysikers dristige idé om, at lyset rummede nøglen til atomernes opbygning.

Kapitlet er skrevet af Asser Pelle.