Brot úr sögu raunvísinda á Íslandi

Efnisyfirlit

Þegar hinn þrítugi kjarneðlisfræðingur, Þorbjörn Sigurgeirsson, kom heim frá Bandaríkjunum haustið 1947 (sjá kafla IVa) hafði hann tekið endanlega ákvörðun um það, að hér skildi hann framvegis búa og starfa. Segja má, að með þeirri ákvörðun hafi rannsóknarandinn frá Eðlisfræðistofnuninni í Kaupmannahöfn fyrir alvöru náð að teygja sig til Íslands. Þótt Þorbjörn hafi einnig orðið fyrir margskonar áhrifum í Bandaríkjunum, þá var hann samt ávallt „einn af lærisveinum Níelsar Bohr“ í hugum landsmanna.

Fljótlega eftir heimkomuna birtust viðtöl við Þorbjörn í dagblöðum um dvöl hans í Bandaríkjunum og rannsóknir hans þar. Rætt var um aðstöðuna til eðlisfræðirannsókna við Princetonháskóla, erindi hans til Los Alamos og að sjálfsögðu um kjarnorkumál almennt. Þar kemur einnig fram, að Þorbjörn hafði haft með sér búnað til geislamælinga frá Princeton, ýmist tæki sem hann hafði smíðað sjálfur, eða eignast ódýrt. Hann var þá þegar búinn að fá aðstöðu til rannsókna í kjallara Aðalbyggingar Háskólans og hafði tekið að sér stundakennslu við verkfræðideild skólans. Sem kunnugt er var það einmitt Þorbjörn, sem innleiddi nútíma eðlisfræði í verklegu kennsluna í fyrrihlutanáminu í verkfræði hér heima.

• Þjóðviljinn, 1. okt. 1947: Vírusar, kjarnorka og dauðageislar I & II.
• Morgunblaðið, 18. okt. 1947: Mannkyn sem ræður yfir ótakmarkaðri orku er í hættu statt.

Átján árum síðar komu þessi málefni aftur til umræðu í upphafi ágætis viðtals við Þorbjörn:

• Tímarit Máls og menningar, 1965: Íslenzk vísindastarfsemi.

Auk stundakennslu við Háskólann, tók Þorbjörn einnig að sér eðlisfræðikennslu við Menntaskólann í Reykjavík og hélt því áfram, allt til hann varð prófessor í eðlisfræði við Háskóla Íslands, haustið 1957.

Til viðbótar stundakennslunni þennan fyrsta áratug, vann Þorbjörn ásamt fyrrum kennara sínum í Menntaskólanum á Akureyri, Trausta Einarssyni, að jarðeðlisfræðiathugunum í Heklugosinu 1947. Að beiðni Bandaríkjamannsins H.C. Ureys, sendi Þorbjörn honum berg- og vatnssýni frá Heklu til geislamælinga, en mældi jafnframt sjálfur geislavirkni nýrra hraunlaga með Geiger–Müller teljaranum, sem hann hafði smíðað í Princeton. Í ljós kom, að virknin var hin sama og í eldri lögum. Einnig notaði Þorbjörn mælinn til að kanna geislavirkni í bergi víðar á Suðurlandi:

• Þorbjörn Sigurgeirsson, 1951: Skýrsla um mælingar á geislamagni íslenzkra bergtegunda, gerðar sumarið 1948.

Árið 1949 tók Þorbjörn við starfi framkvæmdastjóra Rannsóknarráðs ríkisins og sinnti því með miklum ágætum til 1957, þegar hann varð prófessor við Háskóla Íslands. Hjá Rannsóknarráði fékk hann ekki mikil tækifæri til að stunda rannsóknir í kjarneðlisfræði, enda var öll aðstaða til slíkra verka vægast sagt ófullkomin.

Sem framkvæmdastjóri Rannsóknarráðs, vann Þorbjörn því að margskonar öðrum verkefnum, ýmist einn eða með öðrum. Hann kannaði til dæmis hitadreifinguna í Geysi með sérhönnuðum búnaði, rannsakaði þang og þaragróður á ýmsum stöðum, meðal annars í Breiðafirði og vann við þyngdarmælingar í samvinnu við franskan Grænlandsleiðangur. Einnig skrifaði hann alþýðlegar greinar.

• Þorbjörn Sigurgeirsson, 1949: Hitamælingar í Geysi.
• Þorbjörn Sigurgeirsson, 1949: Úr þróunarsögu atómvísindanna.
• Þorbjörn Sigurgeirsson, 1949: Geimgeislar.
• Marteinn Björnsson & Þorbjörn Sigurgeirsson, 1951: Athuganir á þaragróðri í Breiðafirði.
• Trausti Einarsson, Þorbjörn Sigurgeirsson & Gunnar Böðvarsson, 1951: The French-Icelandic gravity measurements in southern Iceland in 1950.
• Þorbjörn Sigurgeirsson, 1952: Kristalgerð íssins.

Áhugi Þorbjörns á jarðsegulmælingum, viðfangsefni sem síðar átti eftir að verða hans aðal rannsóknarsvið hérlendis, mun fyrst hafa vaknað á árunum 1950 til 1951. Þá fylgdist hann með mælingum ungs hollensks doktorsnema, J. Hospers, á segulstefnu í bergi hér á landi. Ekki leið á löngu þar til Hospers varð vel þekktur fyrir þessar rannsóknir.

• Þjóðviljinn, 11. maí 1952: Íslenzk hraun sanna segulsviðsnúning.
• Þjóðviljinn, 11. janúar 1953: Hraun í Elliðaárvogi rann fyrir um 5000 árum: Aldur mós undan hrauninu ákvarðaður með geislunarmælingum við kjarnarannsóknarstofnun Chicagoháskóla.

Haustið 1952 fékk Þorbjörn leyfi frá starfi sínu fyrir Rannsóknarráð til að vinna tímabundið með kennilega starfshópnum hjá CERN, sem þá var í Kaupmannahöfn og undir stjórn Níelsar Bohr. Hann notaði jafnframt tímann til að kynna sér segulmælingar í Danmörku og undirbúa svipaðar mælingar hér heima. Í kafla IVc verður rætt nánar um segulmælingaþáttinn í rannsóknum Þorbjörns eftir heimkomuna frá Kaupmannahöfn, sumarið 1953. Þess má þó geta hér, að kjarneðlisfræðin kom honum síðar að góðum notum við hönnun og smíði mikilvægra segulmælingatækja.

Áhugasamir lesendur geta fengið nánari upplýsingar um Þorbjörn og rannsóknir hans í yfirlitinu

• Einar H. Guðmundsson, 2021: Thorbjörn Sigurgeirsson (1917-1988): a brief overview of his life and scientific work.

Þar er meðal annars hægt að nálgast ritaskrá Þorbjörns og ýmsar gagnlegar heimildir um ævi hans og störf. Í þessum og næsta kafla er svo getið frekari heimilda um verk Þorbjörns á árunum 1952 til 1966 og tengsl hans og samstarfsmanna hans við danska og alþjóðlega eðlisfræðiheiminn á sama tímabili.

 

CERN

Rétt er að geta þess strax, að skammstöfunin CERN stendur fyrir Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire (European Council for Nuclear Research). Um var að ræða undirbúnings- eða bráðabirgðaráð, sem var formlega skipað í febrúar 1952 og átti að undirbúa stofnun Vestur-Evrópskrar rannsóknarmiðstöðvar í kjarna- og öreindafræði. Á sínum tíma kölluðu Íslendingar ráðið ýmist Kjarnorkuráð Evrópu, Kjarnorkuvísindaráð Evrópu eða Kjarnorkunefnd Evrópu.

Hér er ástæða til að nefna, að saga CERN er til í þremur bindum, sem ná yfir tímabilið frá lokum seinni heimsstyrjaldarinnar til ársins 1996:

• Hermann, A., L. Belloni, U. Mersits, D. Pestre & J. Krige, 1987: History of CERN I: Launching the European Organization for Nuclear Research.
• Hermann, A., L. Weiss, D. Pestre, U. Mersits & J. Krige, 1990: History of CERN II: Building and Running the Laboratory, 1954-1965.
• Krige, J. (ritstj.), 1996: History of CERN III.

Sjá einnig:

• Schopper, H. & L. Di Lella, 2015: 60 Years of CERN Experiments and Discoveries.
• Fabjan, C.W., T. Taylor, D. Treille & H. Wenninger, 2017: Technology Meets Research - 60 Years of CERN Technology: Selected Highlights.

Á vefsíðu CERN má svo finna tiltölulega stutt, en fróðlegt yfirlit um sögu stofnunarinnar. Hvað þátttöku Dana varðar, hef ég í þessari umfjöllun einkum stuðst við eftirfarandi heimild:

• Klaus Rasmussen, 2002: Det danske engagement i CERN 1950-70.

 

CERN – Bohr, Þorbjörn og fleiri

Aðdragandinn að skipun Kjarnorkuráðsins á febrúarfundinum 1952 hafði verið langur og strangur og umræður voru þá þegar hafnar um heppilega staðsetningu fyrir stofnunina. Margir vildu hreppa hnossið, til dæmis gerðu Danir sér miklar vonir um að Kaupmannahöfn og Eðlisfræðistofnun Bohrs yrðu fyrir valinu. Eftir frekar jákvæð viðbrögð við hugmyndum Bohrs á samráðsfundi í París í desember 1951 birtist þessi forsíðufrétt í Politiken: “Kæmpemæssigt Unesco-projekt: Europas atom-center maaske i København.” Hér heima mátti sjá þessar væntingar endurspeglast í íslenskum dagblöðum:

• Þjóðviljinn, 12. janúar 1952: Khöfn miðstöð kjarnorkurannsókna Verstur-Evrópu.

Dönum varð þó ekki að ósk sinni, því strax á þriðja fundi Kjarnorkuráðsins í október 1952 var ákveðið stofnunin yrði staðsett í útjaðri Genfar í Sviss. Þegar hún var svo formlega sett á laggirnar í september 1954, var svissnesk-bandaríski eðlisfræðingurinn F. Bloch skipaður fyrsti forstöðumaðurinn. Stofnunin hlaut jafnframt nýtt nafn, Organisation Européenne pour la Recherche Nucléaire (European Organization for Nuclear Research; Rannsóknarstofnun Evrópu í kjarneðlisfræði), en skammstöfuninni CERN var þó haldið til að forðast rugling. Í dag stendur CERN fyrir Laboratoire européen pour la physique des particules (European laboratory for particle physics; Rannsóknarstofnun Evrópu í öreindafræði).

• Morgunblaðið, 31. júlí 1954: "Kjarnorkuvísindaráð Evrópu" stofnað.
• Þjóðviljinn, 7. nóvember 1954: Þjóðverji formaður kjarnorkunefndar Evrópu. (Þjóðverji?)

Vonbrigði Dana voru talsverð, þegar þeir fréttu af ákvörðuninni um staðsetninguna í Genf. Við það neyddust þeir til að horfast í augu við þá staðreynd, að Kaupmannahöfn var ekki lengur sama stórveldið í heimi evrópskrar eðlisfræði og verið hafði á millistríðsárunum. Margir þeirra hefðu þó sennilega tekið undir orðin, sem eðlisfræðingurinn V.F. Weisskopf lét falla um Bohr undir lok minningargreinar um vin sinn í árslok 1962:

CERN exists because of Niels Bohr. It was Niels Bohr's personality, Niels Bohr'sweight, and Niels Bohr's work that made this place possible. There were other personalities  who started and conceived the idea of CERN. The enthusiasm and the ideas of the other people would not have been enough, however, if a man of his stature had not supported it, and not only supported it, if he had not participated actively in every important act of founding and developing, if he had not sat together with the others and worried about every detail.

Sennilega hafa tilfinningarnar borið Weisskopf ofurliði í  þetta skiptið, því auk þeirra Bohrs og Rabis höfðu fjölmargir aðrir dugmiklir einstaklingar lagst á árarnar til að koma skipinu í höfn. Meðal þeirra má nefna eðlisfræðingana E. Amaldi, P. Auger, L. Kowarsky, F. Perrin og  W. Heisenberg, sem og ýmsa háttsetta stjórnmálamenn. Hitt er þó rétt hjá Weisskopf, að áhrif Bohrs á framgang þessara mála voru mikil á árunum 1950 til 1954.

• Kowarski, L.,1961: An Account of the Origin and Beginnings of CERN.
• Amaldi, E., 1985: Niels Bohr and the Early History of CERN.
• Krige, J., 2004: I. Rabi and the Birth of CERN.
• Schopper, H., 2005: CERN’s Early History Revisited.
• Krige, J., 2005: Isidor I. Rabi and CERN.
• Petitjean, P., 2006: Pierre Auger and the Founding of CERN.
• De Rose, F., 2014: Origins: the Early Days of CERN.

 

Upphaf vísindastarfsins

Eins og áður sagði, var Kjarnorkuráðið skipað í febrúar 1952 og hóf fljótlega störf. Fulltrúar Dana voru í byrjun eðlisfræðingarnir Niels Bohr og J.C. Jacobsen og stærðfræðingurinn J. Nielsen.

Á fundi ráðsins í maí 1952 var ákveðið, að formaður þess yrði E. Amaldi frá Róm, en sjálft  undirbúningsstarfið skyldi fara fram í fjórum deildum eða starfshópum. Þeir voru:

1. Hópur undir stjórn L. Kowarskys í París. Verkefni hans var að fjalla um almennt skipulag komandi stofnunar, fjármál og húsnæði, einkum fyrir tilraunastarfsemina.
2. Hópur undir stjórn C.J. Bakkers í Amsterdam. Verkefni hans var að undirbúa hönnun og smíði fyrsta CERN-hraðalsins, sam-hringhraðals, sem næði að minnsta kosti 500 MeV orku. – Niðurstaðan varð hinn svokallaði SC-hraðall, sem náði 600 MeV orku og komst í gagnið 1957.
3. Hópur undir stjórn O. Dahls í Bergen. Verkefni hans var að kanna möguleika á smíði risahraðals, samhraðals, í líkingu við hinn bandaríska Kosmótron, sem næði mun meiri orku en sam-hringhraðall B-hópsins og myndi ekki aðeins verða mikilvægasta rannsóknartæki hins nýja samstarfs, heldur jafnframt kraftmesti hraðall í heimi. – Niðurstaðan úr þessu hópstarfi var tillaga um að smíða hinn svonefnda PS-hraðal, sem komst í gagnið 1959.
4. Hópur undir stjórn Níelsar Bohr í Kaupmannahöfn. Verkefni hans var að sjá um kennilega útreikninga er tengdust væntanlegri hraðlastarfsemi CERN. – Nánar er fjallað um hópinn hér á eftir.

Hóparnir skyldu eiga tíð samskipti og skiptast á upplýsingum eftir þörfum. Þeim var og ætlað að skila ráðinu niðurstöðum innan 18 mánaða.

 

Kennilegi hópurinn í Kaupmannahöfn 1952-1957

Síðla árs 1951 var orðið ljóst, að einhver hluti undirbúningsstarfsins yrði vistaður í Kaupmannahöfn. Bohr fór þá þegar að huga að því, hvernig best væri að manna kennilegu starfsemina. Bréf voru send út og eitt þeirra barst til Þorbjörns Sigurgeirssonar í Reykjavík, þar sem honum var boðið að taka þátt í starfinu á akademíska árinu 1952-53. Þorbjörn brást jákvætt við, fékk ársleyfi frá starfi sínu sem framkvæmdastjóri Rannsóknarráðs og hélt til ársdvalar við Eðlisfræðistofnun Bohrs í ágúst 1952. Fyrr um sumarið hafði hann sótt almenna ráðstefnu þar á vegum CERN:

• Alþýðublaðið, 23. mars 1952: Fyrirhuguð ráðstefna um kjarnorkumál í Kaupmannahöfn.
• Vísir, 4. júlí, 1952: Mesti kjarnakljúfur heims verður reistur í Evrópu. Viðtal við Þorbjörn eftir ráðstefnuna.
• CERN-skýrslur um júní-ráðstefnuna 1952 - I & II

Áður en lengra er haldið, má geta þess að finna má almennt yfirlit um störf hins kennilega hóps Kjarnorkuráðsins á árunum 1952-1954 í skýrslunni

• Bohr, N., 1954: „Progress Report of the Theoretical Study Group.“ Í CERN-skýrslunni Reports to Member States 1952-1954, bls. 115-118 (sjá einnig bls. 99).

Hér má svo sjá lista yfir Kaupmannahafnarhópinn á þessu tímabili:

Rétt er að hafa í huga, að Niels Bohr var aðeins stjórnandi hópsins í tvö ár, 1952-54. Árið 1954 var hópurinn gerður að deild í hinni nýstofnuðu Rannsóknarstofnun Evrópu í kjarneðlisfræði (skammsöfuninni CERN var haldið) og fyrrum nemandi Bohrs (og annar af tveimur aðalkennurum Þorbjörns), Christian Møller, tók við. Hann hélt um stjórnartaumana þar til kennilega deildin var flutt frá Kaupmannahöfn til Genfar árið 1957.

• Vefsíða CERN: CERN Theoretical Physics.
• Iliopoulos, J., 1993: Physics in the CERN Theory Division.
• Jarlskog, C., 2014: Theory at CERN turns 62.
• Rasmussen, K., 2002: Det danske engagement i CERN 1950-70. Sjá bls. 56- 70.
• Gudmundsson, E., H. Kiilerich, B. Mottelsson & C. Pethick. 2021: Nordita - The Copenhagen Years: A Scrapbook. Fjallað er um CERN á bls. 5-8.

 

Þáttur Þorbjörns

Frá upphafi hafði verið ákveðið, að CERN skyldi leggja aðaláherslu á hönnun og smíði háorku samhraðals fyrir róteindir. Fyrstu hugmyndirnar um samhraðla höfðu komið fram á árunum 1944-45 í verkum Svovétmannsins V. Vekslers og Bandaríkjamannsins E.M. McMillans um eindahraðla, sem gætu náð mun hærri orku en hringhraðlar af svipaðri gerð og Bandaríkjamaðurinn E. Lawrence hafði fundið upp árið 1929. Það mun svo hafa verið á árunum um og upp úr 1950, sem Ástralinn M. Oliphant mótaði fyrstu raunhæfu hugmyndirnar um orkumikla samhraðla fyrir róteindir. Álíka hugmyndir urðu einnig til í Bandaríkjunum um svipað leyti í tengslum við hönnun og smíði hraðla með nöfnunum Bevatron og Kosmótron.

• Wikipedia: Particle Accelerator.
• Close, F., M. Marten & C. Sutton, 1987: The Particle Explosion.
• Wilson, E, 1996: Fifty years of synchrotrons.
• Sessler, A. & E. Wilson, 2014: Engines of Discovery: A Century of Particle Accelerators.

Í Kaupmannahöfn vann Þorbjörn að kennilegum verkefnum með tveimur öðrum í hópnum, Þjóðverjanum G. Lüders og Ítalanum E.R. Caianiello. Verkefni þeirra var hluti af undirbúningsvinnunni fyrir smíði róteindahraðalsins PS, sem Niels Bohr vígði 1960 og gegnir enn mikilvægu hlutverki hjá CERN. Vandamálið, sem þeir glímdu aðallega við, var að kanna, hvernig best væri að halda orkumiklum rafhlöðnum eindum á réttri braut í stórum samhröðlum. Þar byggðu þeir einkum á sérstakri aðferð, svokallaðari sterkri samstillingu, sem þrír Bandaríkjamenn, E.D. Courant, M.S. Livingston og H.S. Snyder, höfðu nýlega stungið upp á. Kaupmannahafnarhópurinn vann með forprent að grein þeirra, sem kom ekki út fyrr en í árslok 1952:

• Courant, E. D., M.S. Livingston & H.S. Snyder, 1952: The Strong-Focusing Synchrotron—A New High Energy Accelerator.

Meðan á rannsóknunum stóð, átti hópurinn í Kaupmannahöfn í samvinnu við ýmsa aðra vísindamenn, meðal annars breska hópinn hjá Kjarnorkurannsóknarstofnuninni í Harwell í Englandi. Aðrir, sem unnu að skyldum verkefnum, voru E. Regenstreif í París og K. Johnsen í Bergen. Fá má sæmilegt almennt yfirlit um þetta starf með lestri eftirfarandi heimilda:

• Bohr, N., 1953: „Progress Report of the Theoretical Study Group (1st October- 31 December 1952).“ Í Draft minutes. Fourth CERN-session, Brussels, January 1953. (Sjá viðauka V, nr. IV, lið 2, bls. 13).
• Lüders, G., 1953: Linear theory of betatron oscillations. Í ritinu CERN Proton Synchrotron Group, 1953: Lectures on the Theory and Design of an Alternating-Gradient Proton Synchrotron, bls. 45-67. Sjá þó einkum bls. 45. – Skv. dagskrá ráðstefnunnar (sjá lið 1e) hefur sennilega verið reiknað með, að Þorbjörn tæki þar þátt, en hann var þá kominn til Íslands. Það var því Jacobsen sem fjallaði (að hluta) um verk hans í þessu riti (bls. 159-170; sjá nánar hér á eftir).
• Lawson, J.D., 1997: Early Syncrotrons in Britain, and Early Work for CERN. Komið er inn á verk Þorbjörns og félaga í 8. kafla greinarinnar, sem birtist í CERN-ritinu, 50 Years of Synchrotrons.

Í grein Lawsons segir meðal annars (bls. 22-23):

Niels Bohr, head of the CERN theory study group arranged for Gerhard Lüders from Göttingen and T. Sigurgeirsson from Iceland, to work in Copenhagen on orbit dynamics. At Harwell John Bell also contributed to the orbit theory, and in January 1953 wrote a report on the algebra of strong focusing, which contained a derivation of what is now known as the Courant-Snyder invariant [„Basic Algebra of the Strong-Focussing System“].  [...] Lüders and Sigurgeirsson (who introduced the concept of 'admittance') [Betatron oscillations in the strong focusing synchrotron] together produced a formal theory of orbits in periodic structures, incorporating effects of misalignments responsible for the integral resonances, and also errors in gradient which also gave rise to half-integral resonances [Orbit Instabilities in the New Type Synchrotron].  [...] During 1953 meetings between the sub-groups had been held, at least two of these being in the UK. [...] One such meeting was held at Harwell by the orbits sub-group on 1 March. In addition to Harwell staff, Johnsen and Regenstreif were present, and three members of the theoretical group, Jacobsen, Lüders and Sigurgeirsson. Several conclusions are reached: first, the prospects for making a strong-focusing synchrotron are good; second, because of alignment difficulties, n should be reduced by 4 to 900; third the magnetic field could be non-linear, but if so it must be closely controlled; fourth the frequency and phase need to be carefully controlled in passing through transition energy and finally, the field inhomogeneities at injection will require an injection energy of 50 MeV rather than 4 MeV as previously assumed.

Þarna er meðal annars minnast á hinn þekkta eðlisfræðing, J.S. Bell, sem þá var enn í doktorsnámi. Af lýsingunni má ráða, að þeir Þorbjörn hafi verið að vinna að tengdum verkefnum á þessum tíma og að samskipti hópanna í Kaupmannahöfn og Harwell hafi verið talsverð. Um verk Bells í hraðlavísindum má meðal annars lesa hjá

• Burke, P.G. & I.C. Percival, 1999: John Stewart Bell. 28 July 1928-1 October 1990.

Framlag Þorbjörns var fyrst og fremst fræðileg könnun á því, hvernig segulsviðið í samhraðlinum þyrfti að vera til að halda eindunum saman í grannri bunu alla leið á áfangastað. Hann setti og fram tillögu um það, hvaða lögun rafsegulskaut hraðalsins skyldu hafa til að mynda slíkt svið.

• Þorbjörn Sigurgeirsson: A perturbation treatment of the betatron oscillations in a synchrotron with periodic magnetic field. Skýrsla: CERN T/TS1, Khöfn 1952.
• Þorbjörn Sigurgeirsson: Betatron oscillations in the strong focusing synchrotron. Skýrsla: CERN T/TS2, Khöfn 1952.
• Þorbjörn Sigurgeirsson: Focusing in a synchrotron with periodic field. Perturbation treatment. Skýrsla: CERN T/TS3, Khöfn 1953. Síðar gefin út sem forprtent: CERN 55-14, Khöfn 1955.

Hugmynd Þorbjörns vakti mikinn áhuga í Kaupmannahöfn og til að kanna hana og aðra eiginleika sterkrar samstillingar lét J.C. Jacobsen smíða 6 metra langan samhraðalsboga með 4 metra radíus á Eðlisfræðistofnuninni.

Jacobsen mun hafa skrifað tvær skýrslur um þessar tilraunir: „Comments on: T. Sigurgeirssons: Focussing in a synchrotron with periodic field. Pertubation treatment.“ (CERN/T/JCJ-1)  og  „Experimental study of a strong-focussing magnetic field.“ (CERN/T/JCJ-2). Ég hef ekki enn náð að skoða skýrslurnar, en sennilega er niðurstöðurnar (allavega að hluta) einnig að finna í grein Jacobsens „Magnetic Studies, Part II“ á síðum 159-170 í ráðstefnuritinu Lectures on the Theory and Design of an Alternating-Gradient Proton Synchrotron frá 1953 og áður var minnst á.

Í grein sinni um Þorbjörn frá 1989 lýsir Páll Theodórsson tilraununum á eftirfarandi hátt (bls. 21-22):

Vorið 1953 hafði [Þorbjörn] lokið [kennilega] verkefninu og rafseglar voru smíðaðir eftir fyrirsögn [hans] og pípu komið fyrir í segulsviðinu. Til að prófa tækið var alfa-geislandi efni sett í annan enda pípunnar en ljósmyndaplata í hinn endann og pípan síðan lofttæmd. Mundu nú alfaagnir sem höfðu rétta upphafsstefnu haldast í mjóum geisla og skila sér í litlum punkti í um 6 metra fjarlægð eftir að þær höfðu verið sveigðar af segulsviðinu í fjórðung hrings? Á ljósmyndaplötunni kom fram lítill svartur depill, tilgátan hafði verið staðfest og áfanga í undirbúningi að smíði risahraðlanna var lokið.

Fyrstu árin eftir að skýrslur Þorbjörns voru prentaðar, var talsvert í þær vitnað og enn þann dag í dag má sjá þeirra getið í fræðigreinum:

• Osswald, S. & fl, 2023: Transverse emittance measurement in 2D and 4D performed on a Low Energy Beam Transport line: benchmarking and data analysis.

 

PS tekinn í notkun

Sex árum eftir að Þorbjörn hafði skilað sínu framlagi til fræðanna um risahraðla, tókst að ræsa samhraðallinn mikla í CERN í fyrsta sinn, hinn 24. nóvember 1959. Hann var svo vígður formlega 6. febrúar árið eftir.

• CERN Courier, október 2009: A night to remember. In an article from the archives, Hildred Blewett recalls the start-up of the Proton Synchrotron.

Um vígsluna í febrúar 1960 má svo lesa í marshefti CERN Courier sama ár. Einnig var gerð kvikmynd af þessu tilefni: CERN 1960 : le plus grand briseur d'atomes du monde.

• CERN Courier, mars 1960: PS Inauguration.
• Morgunblaðið, 6. Febrúar 1960: Stærsti kjarnakljúfur heims.
• CERN Courier, desember 1984: 25 years ... and still going strong.
• CERN Courier, nóvember 1999: 40 years of CERN’s Proton Synchrotron.
• CERN Bulletin, nóvember 2009: The Proton Synchrotron, going strong at fifty years.
• CERN Courier, janúar 2020: CERN’s proton synchrotron turns 60.
• Brianti, G., 1997: The CERN Synchrotrons.
• Gilardoni, S. & D. Manglunki (ritstj.), 2011: Fifty years of the CERN Proton Synchrotron. Volume I.

 

Íslendingar og CERN

Vitað er, að á sínum tíma hefði Þorbjörn Sigurgeirsson auðveldega getað fengið gott framtíðarstarf við CERN eða aðrar erlendar eðlisfræðistofnanir, hvort heldur var í Evrópu eða Bandaríkjunum. Sem kunnugt er, kaus hann þó frekar að halda áfram að starfa á Íslandi, þrátt fyrir afar erfiðar aðstæður.

Þótt Ísland sé ekki fullgildur aðili að CERN, hafa all nokkrir Íslendingar, aðrir en Þorbjörn, stundað rannsóknir við stofnunina í lengri eða skemmri tíma. Þar skal fyrst nefna Ögmund Runólfsson kjarneðlisfræðing. Hann lauk doktorsprófi frá Háskólanum í Bonn árið 1965 og var síðan allan sinn starfsaldur hjá CERN í Sviss, þar sem hann vann að margs konar vísindarannsóknum og tæknilegum verkefnum.

• Ögmundur Runólfsson, 1965: Messung des Zeemaneffekts, des Starkeffekts und der Hyperfeinstruktur des Cäsiumfluorids mit der Molekülstrahlresonanzmethode. Doktorsritgerð (til á Lbs-Hbs Íslandssafn).
• Ögmundur Runólfsson: Ritaskrá hjá INSPIRE.
• Tíminn, 14. júlí 1989: Kannar tilurð efnis í fumeindaskothríð.

Næst kemur Guðni G. Sigurðsson kjarneðlisfræðingur. Hann lauk doktorsprófi frá Tækniháskólanum í Karlsruhe 1972 og var ritgerð hans byggð á gögnum, sem hann hafði aflað með ársdvöl hjá CERN. Eftir doktorsprófið stundaði hann rannsóknir í eitt ár við Serpukhov rannsóknarstofnunina í Sovétríkjunum og vann síðan sem verkfræðingur við CERN á árunum 1974-79. Hann var sérfræðingur við Raunvísindastofnun Háskólans 1979-82, en sneri sér eftir það að verkefnum hjá hugbúnaðarfyrirtækinu Tölvar ehf.

• Guðni G. Sigurðsson, 1972: Die neutralen Zerfälle des η-Mesons und der Zerfall η' → γγ. Doktorsritgerð (til á Lbs-Hbs Íslandssafn).
• Guðni G. Sigurðsson, 1987: „Tilraunir í öreindafræði.“ Í bókinni Í hlutarins eðli: Afmælisrit til heiðurs Þorbirni Sigurgeirssyni prófessor, bls. 381-399.
• DV, 17. febrúar 2001: Guðni G. Sigurðsson eðlisfræðingur.

Árið 1990 hóf Þórður Jónsson eðlisfræðingur athugun á því, hvort Íslendingar gætu gert einhvers konar samstarfssamning við CERN á sviði öreindafræðirannsókna.  Vorið 1991 sendi hann utanríkisráðherra erindi um málið, sem Menntamálaráðuneytið áframsendi til Vísindaráðs og Háskóla Íslands. Þrátt fyrir dræmar undirtektir þessara stofnana í fyrstu, var að lokum gerður endurnýjanlegur fimm ára samningur milli CERN og íslenskra stjórnvalda í september árið 1996. Samkvæmt honum hefur Ísland stöðu laustengds ríkis (non-member state) hjá CERN.

Á sínum tíma sýndi stjórn CERN erindi Þórðar strax jákvæðan áhuga, en eins og sjá má tók það fimm til sex ár að koma málinu í gegnum íslenska stjórnunarbáknið. Hér verður ekki farið út í frekari smáatriði, hvað það varðar, en ferlið minnir þó óneitanlega um margt á sjö ára þrautagöngu íslenskra stjarnvísindamanna, áður en henni lauk árið 1997, með fullri þátttöku Íslands í samstarfinu um norræna stjörnusjónaukann á La Palma.

Samningurinn við CERN er enn í gildi og hann hefur gert íslenskum eðlisfræðingum kleift að heimsækja stofnunina og dvelja þar við rannsóknir um lengri eða skemmri tíma. Þá hefur hann gert íslenskum eðlisfræðinemum mögulegt, að taka þátt í sérstökum sumarskólum í öreindafræði:

• Bæjarins besta, 6. September 2007: Vinna hjá einni fremstu rannsóknarmiðstöð heims.

Einn þessara nemenda var grísk-íslenski eðlisfræðingurinn Konstantinos A. Kastanas (Axel Brjánn Kastanas) sem lauk BS-prófi í eðlisfræði við Háskóla Íslands árið 2006. Hann stundaði framhaldsnám við Háskólann í Bergen í Noregi, þar sem hann lauk doktorsprófi árið 2014 fyrir verkefni með ATLAS-nema sterkeindahraðalsins mikla (LHC) í CERN. Hann starfar nú sem kerfisfræðingur við eðlisfræðideild Stokkhólmsháskóla.

• Konstantinos A. Kastanas, 2014: Monitoring and Measurements with the ATLAS Inner Detector and Search for Supersymmetry using ATLAS data. Doktorsritgerð.
• Konstantinos A. Kastanas: Ritaskrá.

 

Tilraunastöðin ISOLDE í CERN og íslenskir eðlisfræðingar

Í hópi þeirra, sem auk J.C. Jacobsens notuðu hringhraðalinn við Eðlisfræðistofnunina í Kaupmannahöfn á sínum tíma, var nemandi hans, kjarneðlisfræðingurinn O. Kofoed-Hansen. Á árunum kringum 1950 starfaði verkfræðingurinn K.O. Nielsen einnig við stofnunina og vann meðal annars að hönnun og smíði tækis til að aðgreina samsætur. Þeir Kofoed-Hansen og Nielsen tóku höndum saman og framkvæmdu ýmsar tilraunir á árunum 1950-51, þar sem þessi tvö tæki, hringhraðallinn og samsætugreinirinn, voru samnýtt til að kanna vissa eiginleika skammlífra geislavirkra samsæta. Með þessu lögðu þeir grunninn að tækni, sem mætti kalla hraðaltengda samsætugreiningu (on-line isotope seperation). Þessi tækni þeirra félaga var fljótlega þróuð frekar og hefur lengi verið notuð við ISOLDE (Isotope Separator On Line Device), eina af elstu tilraunastöðvum CERN (sjá sögu ISOLDE).

• Kofoed-Hansen, O. & K.O. Nielsen, 1951: Measurements on short-lived radioactive krypton isotopes from fission after isotopic separation.
• Kofoed-Hansen, O., 1976: The Birth of the On-Line Isotope Seperation.
• Riisager, K., 2002: Radioactive beam research notches up 50 years.
• Cornell, J.C., 2004: Radioactive ion beam facilities in Europe: current status and future development.
• Hansen, P.G., 2009: Experiments with Beams of Rare Isotopes: A Fifty-Year Perspective 1951-2001.
• Schopper, H. & Di Lella, L., 2015: 60 Years of CERN Experiments and Discoveries. Sjá kaflann „Highlights at ISOLDE“, bls. 415-436.

Segja má, að kjarni ISOLDE-stöðvarinnar sé einskonar samsætuverksmiðja. Hún tekur við háorku róteindum í afmörkuðum skömmtum frá svokölluðum PSB-hraðli. Sá var upphaflega byggður 1972 til að beina orkumiklum róteindum inn í róteindahraðalinn (PS), sem rætt var um hér að framan. Sú innspýting hjálpar PS til að gefa róteindunum enn hærri orku en áður var mögulegt. Síðan þá, hefur PSB einnig fengið það hlutverk að fóðra aðrar stöðvar með róteindum, þar á meðal ISOLDE.

Þegar róteindirnar koma inn í ISOLDE-stöðina lenda þær í árekstri við sérvalið skotmark og við það myndast ýmsar skammlífar geislavirkar samsætur. Sérstök tækni aðgreinir samsæturnar og beinir á mismunandi staði í stöðinni. Hver áfangastaður fær sína gerð af samsætum og þar gera vísindamenn á þeim sérhæfðar tilraunir.

Meðal þeirra mikilvægu rannsóknarsviða, sem styðjast við ISOLDE, er þéttefnisfræði. Á því sviði fara til dæmis fram Mössbauermælingar undir stjórn Haralds P. Gunnlaugssonar.

Á sínum tíma tók Haraldur meistarapróf við Háskóla Íslands hjá Erni Helgasyni kjarneðlisfræðingi. Síðan fór hann til Kaupmannahafnar, þar sem hann lauk doktorsprófi í eðlisfræði við Háskólann árið 1997, undir leiðsögn J.M. Knudsens. Hann starfaði síðan vð Árósarháskóla og víðar og tók meðal annars þátt í rannsóknum tengdum Mars-förunum Pathfinder, Surveyor og  Phoenix.

• Haraldur P. Gunnlaugsson, Mbl, 7. ágúst 1994: Hulunni svipt af yfirborði Mars.
• Haraldur P. Gunnlaugsson og Ásgeir Pétursson, Mbl, 5. júlí 1997: Leyndarmál Mars afhjúpuð.
• DV, 12. Júlí 1997: Ha, þetta var þá hægt! Viðtal við Harald.
• Haraldur Páll Gunnlaugsson, Örn Helgason, Leó Kristjánsson og Sigurður Steinþórsson, 2004: Samanburður Mössbauerrófa af bergi frá Íslandi og Mars.
• Örn Helgason og Haraldur P. Gunnlaugsson, 2004: Fyrstu Mössbauerrófin frá Mars og greining bergsteinda.
• Morgunblaðið, 12. ágúst 2007: Mælir vindinn á Mars. Viðtal við Harald.
• Haraldur P. Gunnlaugsson: Ritaskrá hjá Google Scholar.

Um nokkurt skeið hefur Haraldur stjórnað Mössbauermælingum á geislavirkum samsætum hjá ISOLDE. Að þeim koma ýmsir vísindamenn, þar á meðal þrír frá eðlisfræðistofu Raunvísindastofnunar Háskólans, þau Sveinn Ólafsson, Hafliði P. Gíslason og Bingcui Qi. Þá stundar fyrrverandi doktorsnemi víð Háskóla Íslands, T.E. Mølholt, einnig rannsóknir með hópnum.

• Ritaskrá Mössbauerhópsins.
• Mbl, 10. okt 2008: Tilraunin tekur nokkur ár.
• Deicher, M., 2002: Radioactive Isotopes in Solid-State Physics.
• Johnston, K. & fl., 2017: The Solid State Physics Programme at ISOLDE: Recent Developments and Perspectives.

Til fróðleiks má geta þess hér, að fyrstu notkun geislavirkra samsæta í rannsóknum í þéttefnisfræði má rekja til George de Hevesy, eins af helstu samstarfsmönnum Níelsar Bohr á upphafsárum Eðlisfræðistofnunarinnar í Kaupmannahöfn. Á árunum kringum 1920 notaði hann geislavirkar blýsamsætur til að kanna sveim atóma í vökvum og föstum efnum. De Hevesy er jafnframt talinn „faðir geislalæknisfræðinnar“.

• IAEA Bulletin, mars 1965: Professor De Hevesy Traces Radioisotope History.

 

Friðsamleg notkun kjarnorkunnar

Rannsóknirnar sem framkvæmdar eru við ISOLDE (og reyndar við CERN í heild) eru skólabókardæmi um friðsamlega notkun kjarnorku í þágu vísindanna. Rétt er að hafa í huga í þessu sambandi, að ekki var almennt farið að nota orðalagið „friðsamleg notkun kjarnorku“ fyrr en eftir að kjarnorkusprengjunum hafði verið varpað á Hiroshima og Nagasaki í ágúst árið 1945 (sjá kafla IVa).

Geislavirk efni höfðu verið notuð með margvíslegum hætti, allt frá uppgötvun þeirra fyrir tilviljun árið 1896. Meðal annars var fljótlega farið að nýta þau í læknisfræði, líffræði og landbúnaði. Aðgengi að geislavirkum samsætum var lykilatriði í allri hagnýtingu, en það var ekki fyrr en með tilkomu fyrstu hringhraðanna á fjórða áratugi tuttugustu aldar, sem aðrir en útvaldir gátu nálgast þær, án nær óyfirstíganlegs kostnaðar. Í því sambandi má nefna, að aðalhlutverk  danska hringhraðalsins, sem tekinn var í gagnið árið 1938 (sjá kafla IVa) var að framleiða geislavirkar samsætur til nota í líffræði og læknisfræði. Hinar mikilvægu rannsóknir Eðlisfræðistofnunar Bohrs með hraðlinum voru þar í öðru sæti. Hið sama gilti um flesta aðra agnahraðla á þeim árum, bæði í Bandaríkjunum og Evrópu.

Framleiðsla á geislavirkum samsætum jókst til muna með Manhattan verkefninu og tilkomu tengdra stofnana eins og rannsóknarstöðvanna í Hanford, Oak Ridge (sjá einnig hér) og Kanada. Einnig má segja, að kjarnorkuverkfræðin, með tilheyrandi áherslu á orkuframleiðslu með kjarnaofnum, hafi orðið til í Bandaríkjunum á stríðsárunum. Eins og nánar verður komið inn á hér á eftir, notuðu Bandaríkin yfirburði sína á þessu sviði, ekki aðeins til þróunar og framleiðslu kjarnavopna, heldur einnig til að auka áhrif sín erlendis í kalda stríðinu. Þar gegndi Kjarnorkumálanefnd Bandaríkjanna, sem stofnuð var 1947, mikilvægu hlutverki. Meðal annars hafði nefndin frá upphafi yfirumsjón með sölu Bandaríkjamanna á geislavirkum samsætum til annarra landa.

• Creager, A.N.H., 2009: Radioisotopes as Political Instruments, 1946–1953.

Næstu árin eftir kjarnorkuárásirnar á Japan fjölluðu íslensk blöð og tímarit skiljanlega mikið um kjarnorkumál. Mest voru þetta fréttir af tilraunasprengingum og kjarnorkuvá, alls konar vígbúnaðarstandi  og kjarnorkuvæðingu, sem og pólitískum yfirlýsingum erlendra ráðamanna um kjarnorkumál, fundum þeirra og ákvörðunum. Umræðan bar oft augljós merki kalda stríðsins, en talsvert var þó birt af fræðsluefni um kjarnorkuna og notkun hennar í friðsamlegum tilgangi. Hér eru nokkrar slíkar ritsmíðar frá árunum 1945 til 1953:

• Björn Franzson, 1945: Hagnýting kjarnorkunnar.
• Óskar B. Bjarnason, 1946: Kjarnorkan.
• Sveinn Þórðarson, 1946: Atóman og orka hennar I & II.
• Lindhard, J. & U. Ekman, 1946: Kjarnorkan í stríði og friði.
• Steinþór Sigurðsson, 1946: Kjarnorka.
• Trausti Einarsson, 1947: Kjarnorkan og vald mannsins yfir efninu.
• Dietz, D., 1947: Kjarnorka á komandi tímum. Ágúst H. Bjarnason (prófessor) íslenskaði. Sjá einnig greinina  Árdagar kjarneðlisfræðinnar – Hver var hugsunin? (2020) eftir Ágúst H. Bjarnason (verkfræðing).
• Calder, R, 1948: Leyndardómar kjarnorkunnar.
• Randall, J.S., 1949: Kjarnorkan til lækninga á krabbameini.
• Heilbrigðismál, 1950: Atómorkulækning á Íslandi.
• Sveinn Þórðarson, 1950: Hvenær koma atómorkuverin?
• Tíminn, 1950: Hagnýting kjarnorkunnar.
• Lesbók Morgunblaðsins, 1950: Kjarnageislanir í þágu læknavísinda.
• Óskar B. Bjarnason, 1951: Orka og efni.
• Vísir, 1952: Geislavirk gerfiefni valda straumhvörfum í læknavísindum.
• Lesbók Morgunblaðsins, 1953: Notkun kjarnorkunnar.
• Tímarit rafvirkja, 1953: Kjarnorka – Raforka.

Nokkrar gagnlegar erlendar heimildir um kjarnorku, rannsóknir á henni og friðsamlega hagnýtingu:

• Fried, M.I.,1976: Historical Introduction to the Use of Nuclear Techniques for Food and Agriculture.
• Pais, A., 1986: Inward Bound: Of Matter and Forces in the Physical World.
• Mould, R.F., 1993: A Century of X-Rays and Radioactivity in Medicine: With Emphasis on Photographic Records of the Early Years.
• Waltar, A.E., 2003: The Medical, Agricultural, and Industrial Applications
• of Nuclear Technology.
• Creager, A.N.H., 2013: Life Atomic: A History of Radioisotopes in Science and Medicine.
• Malley, M.C., 2011: Radioactivity: A History of a Mysterious Science.
• Brown, M.A., 2018: The Long-Lived History of Nuclear Medicine.
• Wikipedia: Radiometric Dating.

 

Atoms for Peace

Á fyrstu árunum eftir lok síðari heimstyrjaldarinnar var tæknileg umræða um kjarnorkumál frekar takmörkuð vegna kalda stríðsins. Fyrir utan nokkra hópa útvaldra, var þekking á vísindalegum smáatriðum um notkun þessa nýja afls nær hverfandi, enda lágu kjarnorkuveldin á slíkum upplýsingum eins og ormar á gulli og leyndarhyggjan var alltumlykjandi. Í Bandaríkjunum varð lítil breyting á, þótt yfirumsjón kjarnorkumála flyttist frá hernum til Kjarnorkumálanefndarinnar árið 1947.

• Sherwin, M.J., 1973: The Atomic Bomb and the Origins of the Cold War: U.S. Atomic-Energy Policy and Diplomacy, 1941-45.
• Paterson, T.G., 1986: The Origins of the Cold War.
• Herken, G., 1980: "A Most Deadly Illusion": The Atomic Secret and American Nuclear Weapons Policy, 1945-1950.

Árið 1953 markaði hins vegar þáttaskil í þessum málum. Um það bil ári eftir að hann tók við embætti Bandaríkjaforseta af H.S. Truman, hélt D. D. Eisenhower merka ræðu á alsherjarþingi Sameinuðu þjóðanna. Í ræðunni, sem haldin var 8. desember 1953, setti hann fram hugmyndir sínar um friðsamlega notkun kjarnorkunnar, mannkyninu til heilla. Jafnframt lofaði hann þingheimi, að Bandaríkin myndu framfylgja þeim eftir bestu getu, ef þau fengju til þess stuðning annarra ríkja, ekki síst Sovétríkjanna. Fréttir af ræðunni fóru eins og eldur í sinu um heim allan og hugmyndafræði Eisenhowers var nær samstundis gefið nafnið „Atoms for Peace“.

Hugmyndir Eisenhowers voru í meginatriðum þær, að kjarnorkuveldin, ekki síst Bandaríkin og Sovétríkin, ættu að sameinast um það að gefa hluta af birgðum sínum af úrani og öðrum kjarnkleyfum efnum til sérstakrar alþjóðastofnunar, sem komið yrði á fót á vegum Sameinuðu þjóðanna. Stofnunin sæi um að geyma efnin á öruggum stað og tæki jafnframt að sér að dreifa þeim til annarra ríkja til friðsamlegrar notkunar, meðal annars í landbúnaði og læknavísindum, en ekki síður til raforkuframleiðslu.

Viðbrögðin hér heima við tillögum Eisenhowers er auðveldast að kanna með því að lesa umfjöllun dagblaðanna:

9. desember:

• Mbl: Ræða Eisenhowers í gær – Alltaf reiðubúnir að ræða útilokun atómvopna – Koma þarf á fót alþjóðastofnun til friðsamlegrar hagnýtingar atómorku.
• Þjóðv: Í kjarnorkustyrjöld yrði enginn sigurvegari – Hótun um gjöreyðingu og tillaga um kjarnorkustofnun SÞ í ræðu Eisenhowers.
• Alþbl: Eisenhower vill alþjóðakjarnorkustofnun með aðild Rússa – Hún lúti yfirstjórn sameinuðu þjóðanna og stefni að friðsamlegum notum.
• Tíminn: Ræða Eisenhowers um kjarnorkumálin – Leggur til alþjóðlega rannsókn um friðsamlega notkun kjarnorku.
• Vísir: Tillögur Eisenhowers í kjarnorkumálum leið úr öngþveitinu – Ræðu hans á allsherjarþinginu vel tekið.

10. desember:

• Mbl: Ræða Eisenhowers fær prýðisviðtökur – Thor Thors aðalfulltrúi Íslands hjá S.Þ.: „Þetta var mikilfengleg ræða“. Einnig ritstjórnargrein: Kjarnorkan í þágu friðar.
• Þjóðv: Andvígir Eisenhower.
• Tíminn: Ræðu Eisenhowers hvarvetna vel fagnað vestan hafs – Einkum er talið að tillaga hans um alþjóðlega kjarnorkustofnun sé mikils vísir.
• Vísir: Rússar hafna samvinnu á sviði kjarnorkumála – Segja Eisenhower hafa hótað kjarnorkustyrjöld – Tillögum hans fagnað af frjálsum þjóðum. Einnig ritstjórnargrein: Leið út úr ógöngum.

11. desember:

• Mbl: Sendur á fund Rússastjórnar. Einnig ritstjórnargrein: Beðið eftir svari Rússa.
• Þjóðv: Heilsíðugrein eftir Jóhannes úr Kötlum: Amerískur heimsfriður – Dollaravaldið ekki til viðtals nema einokunarstefna þess sé lögð til grundvallar framtíðarskipan heimsins.
• Alþbl: Daufar undirtektir Rússa.
• Tíminn: Yfirlýsing Rússa um ræðu Eisenhowers: Stríðsæsingar og hótun um kjarnorkustyrjöld!

12. desember:

• Mbl: Molotov spurður hvort hann vilji friðsamlegt samstarf – Ekkert svar heyrist enn þá frá Rússum við tillögu Eisenhowers.
• Tíminn: Bohlen ræddi við Molotov í gær.

13. desember:

• Þjóðv: Verður gaumgæfilega athugað.
• Tíminn: Rússar íhuga kjarnorkutillögur Eisenhowers.

Eins og sjá má af fréttaflutningnum, var tillögum Eisenhowers fagnað mjög á Vesturlöndum, en formleg svör sovétskra ráðamanna létu á sér standa. Þegar þeir loksins höfðu samband við Bandaríkjastjórn, settu þeir margvísleg skilyrði fyrir þátttöku, sem kröfðust ítarlegra og langdreginna  viðræðna.

Það flækti og málin talsvert í upphafi, að innan bandaríska stjórnkerfisins vissu tiltölulega fáir fyrirfram, hvað Eisenhower ætlaði að fjalla um á alsherjarþinginu. Flestir þeirra, sem sáu um kjarnorkumálin, komu algjörlega af fjöllum, þegar þeir fréttu af innihaldi ræðunnar. Fljótlega kom svo í ljós, að Bandaríkin voru langt frá því að vera tilbúin að takast á við þær skuldbindingar sem Eisenhower hafði lofað þingheimi Sameinuðu þjóðanna. Af því leiddi, að frekari tafir voru óumflýjanlegar. Ekki bætti úr skák, að vetnissprengjutilraun Bandaríkjamanna á Kyrrahafseyjunni Bikini, 1. mars 1954, hafði í för með sér gríðarlegt geislavirkt úrfelli, sem olli ótta og skelfingu víða um heim og vakti jafnframt tortryggni í garð Bandaríkjastjórnar.

• Mbl, 17. mars 1954: 120 km frá sprengistað.
• Þjóðv, 17. mars, 1954: Fiskiskip farast í vetnissprengingu.
• Tíminn, 18. mars 1954: Fiskimenn hárlausir og brenndir, fiskurinn eitraður.
• Alþbl, 21. mars 1954: Lítil von um að nýta vetnissprengjuna í friðsamlegum tilgangi. Viðtal við Þorbjörn Sigurgeirsson.
• Thirring, H., 2. júlí 1954: Geislavirkt ryk frá frumeindaverksmiðjum er jafnægilegt og kjarnorkusprengjur.

Eftir mikið þóf náðist loks samkomulag við Sovétmenn um friðsamlega notkun kjarnorkunnar, hinn 23. nóvember 1954. Ákvörðun um að setja á laggirnar alþjóðlega kjarnorkumálastofnun var síðan samþykkt formlega á alsherjarþingi Sameinuðu þjóðanna, 4. desember 1954. Nokkru seinna var svo ákveðið halda alþjóðlega ráðstefnu um friðsamlega notkun kjarnorkunnar sumarið 1955.

• Mbl, 24. nóv 1954: Kjarnorka til friðarþarfa.
• Þjóðv, 24. nóv 1954: Stórveldin koma sér saman um stofnun kjarnorkubanka.
• Þjóðv, 25. nóv 1954: Stofnun kjarnorkubanka getur markað þáttaskil.
• Tíminn, 16. des 1954: Ráðstefna um notkun kjarnorku í friðarþágu.
• Wendt, G. A., des. 1954: A Turning Point. Í CERN Courier heftinu The Promise of Atomic Power.

Strax í desembermánuði 1953 hóf Bandaríkjastjórn mikla áróðursherferð, sem á yfirborðinu snerist eingöngu um notkun kjarnorku í friðsamlegum tilgangi og almenna fræðslu um þau mál. Herferðinni var meðal annars ætlað að vega upp á móti stöðugum pólitískum prédikunum Sovétmanna um frið á jörðu og bann við kjarnorkuvopnum, nokkuð sem Bandaríkjastjórn hafði litla trú á, að væri annað en áróður til stuðnings heimsvaldastefnu kommúnista. Síðar kom reyndar í ljós, að ýmislegt annað en friðsamleg notkun kjarnorkunnar hékk á áróðursspýtu Bandaríkjamanna sjálfra, en frekari umræðu um það efni verður sleppt hér vegna plássleysis (sjá þó heimildaskrána hér á eftir).

Áróðursherferð Bandaríkjamanna var margþætt. Fyrir utan pólitísk samskipti við ráðamenn annarra landa, bæklingaskrif, blaða- og tímaritsgreinar og fréttatilkynningar, létu bandarísk yfirvöld framleiða fjölda kvikmynda um notkun kjarnorkunnar í friðsamlegum tilgangi. Þær voru sýndar víða um lönd, meðal annars á Íslandi. Jafnframt var sett af stað farandsýning um kjarnorkumál, sem á endanum kom til Íslands í ársbyrjun 1956. Þá var lögð áhersla á að koma á fót jákvæðum samskiptum við erlenda vísindamenn og stofnanir,  til dæmis með heimboðum, styrkjum og tækja- og bókagjöfum.

Í tilefni fyrstu alþjóðlegu ráðstefnunnar um friðsamlega notkun kjarnorkunnar í Gefn í ágúst 1955 (sjá kafla IVc) gáfu Bandaríkjamenn meðal annars út bækling og flott frímerki með einkunnarorðum, sem tekin voru úr desemberræðu Eisenhowers árið 1953:  „To find the way by which the ... inventiveness of man shall ... be ... consecrated to his life.“

• Hewlett, R.G., J.M. Holl & R.M. Anders, 1989: Atoms for Peace and War, 1953-1961: Eisenhower and the Atomic Energy Commission.
• Medhurst, M.J., 1997: Atoms for Peace and Nuclear Hegemony: The Rhetorical Structure of a Cold War Campaign.
• Krige, J., 1999: The Ford Foundation, European Physics and the Cold War.
• Brooks, J., 2000: When the Cold War did not End: The Soviet Peace Offensive of 1953 and the American Response.
• Chernus, I., 2002: Eisenhower's Atoms for Peace.
• Weiss, L., 2003: Atoms for Peace.
• Lavoy, P.R., 2003: The Enduring Effects of Atoms for Peace.
• Krige, J., 2006: Atoms for Peace, Scientific Internationalism, and Scientific Intelligence.
• Krige, J., 2006: American Hegemony and the Postwar Reconstruction of Science in Europe.
• Krige, J., 2008: The Peaceful Atom as Political Weapon: Euratom and American Foreign Policy in the Late 1950s.
• Heymann & J. Martin-Nielsen, 2013: Perspectives on Cold War Science in Small European States.
• Varnum, J., 2014: 60 Years of Atoms for Peace.
• Hicks, J. 2014: Atoms for Peace: The Mixed Legacy of Eisenhower’s Nuclear Gambit.
• Drogan, M., 2016: The Nuclear Imperative: Atoms for Peace and the Development of U.S. Policy on Exporting Nuclear Power, 1953-1955.

Rúmlega tveimur og hálfu ári eftir að alsherjarþing Sameinuðu þjóðanna samþykkti að setja hana á fót, var Alþjóða-kjarnorkumálastofnunin loks stofnuð í júlí 1957. Hún starfar enn og gegnir mikilvægu hlutverki sem umræðuvettvangur aðildarríkjanna og eftirlitsaðili þeirra með friðsamlegri notkun kjarnorku á jarðarkringlunni. Hugmynd Eisenhowers um birgðastöð fyrir kjarnkleyf efni varð þó aldrei að veruleika, en stofnunin tók hins vegar að sér að vera milligönguaðili fyrir dreifingu á slíkum efnum, sem og tæknilegum upplýsingum um kjarnorkumál. Ísland hefur átt aðild að stofnuninni frá upphafi og notið góðs af.

• Fisher, D., 1997: History of the International Atomic Energy Agency: The First Forty Years.

Í vissum skilningi má segja, að með tilkomu Alþjóða-kjarnorkumálastofnunarinnar hafi Niels Bohr loks fengið að upplifa árangur af langri báráttu sinni fyrir friðsamlegri notkun kjarnorkunnar og opnum samskiptum um kjarnorkumál. Ráðamenn í Bandaríkjunum áttuðu sig fljótlega á mikilvægi þess að nýta sér nafn hans í þessu sambandi og þremur mánuðum eftir að kjarnorkumálastofnunin var sett á laggirnar fékk Bohr hin nýstofnuðu friðarverðlaun, Atoms for Peace Award, fyrstur manna.

• Tíminn, 25. október 1957: Að sérhver nái fullum þroska, ætti að vera sameiginleg stefna allra ríkja.
• Morgunblaðið, 29. október 1957: Niels Bohr sæmdur hinum verðmætu kjarnorku-friðarverðlaunum.

Í næsta kafla (IVc) verður meðal annars fjallað um það, hvernig kalda stríðið, frumkvæði Eisenhowers árið 1953 og þó sérstaklega Genfarráðstefnan 1955, mörkuðu þáttaskil í sögu raunvísinda hér á landi. Ráðstefnan setti af stað atburðarás, sem leiddi strax til stofnunar Kjarnfræðanefndar Íslands og innan tveggja ára til  sérstakrar geislamælingastofu og nýs prófessorsembættis í eðlisfræði við Háskóla Íslands. Geislamælingastofan breyttist svo fljótlega í Eðlisfræðistofnun Háskólans, sem nokkrum árum síðar varð kjölfestan í Raunvísindastofnun Háskólans. Að þessari þróun stóð hópur úrvalsmanna með kjarneðlisfræðinginn Þorbjörn Sigurgeirsson í broddi fylkingar.

Til baka í efnisyfirlitið

 

Efnisyfirlit

Eins og sagt var frá í II. kafla, var það ekki fyrr en eftir fund nifteindarinnar árið 1932 og framköllun fyrstu kjarnahvarfanna með hraðli sama ár, sem Niels Bohr hóf sjálfur að stunda kennilegar rannsóknir í kjarneðlisfræði.  Árið 1936 setti hann fram tiltölulega einfalt en gagnlegt líkan fyrir árekstra atómkjarna, hið svokallaða svipkjarnalíkan. Eftir uppgötvun kjarnaklofnunar í árslok 1938, hóf Bohr svo samvinnu við Bandaríkjamanninn J.A. Wheeler, sem leiddi til frægrar greinar um þetta nýja fyrirbæri haustið 1939. Um svipað leyti braust seinni heimsstyrjöldin út. Fjórum árum síðar þurfti Bohr að flýja heimaland sitt vegna gyðingaofsókna nazista í Danmörku.

• Wikipedia: Nuclear Physics.
• Wikipedia: Discovery of Nuclear Fission.
• Reader, J. & C.W. Clark, 2013: 1932, a watershed year in nuclear physics.
• Wheeler, J.A., 1963: Niels Bohr and Nuclear Physics.
• Wheeler, J.A., 1989: Fission in 1939: The Puzzle and the Promise.
• Mottelson, B.R., 1985: Niels Bohr and the Development of Concepts in Nuclear Physics.
• Dahl, P.F., 2002: From Nuclear Transmutation to Nuclear Fission, 1932-1939.
• Pais, A., 1986: Inward Bound: Of Matter and Forces in the Physical World.
• Mladjenović, M., 1992: History Of Early Nuclear Physics, Vol I (1896-1931): Radioactivity And Its Radiations.
• Mladjenović, M., 1998: The Defining Years in Nuclear Physics, 1932-1960s.

.

Christian Møller og J.C. Jacobsen

 Á þessu stigi er full ástæða til að kynna til sögunnar tvo merka danska eðlisfræðinga, þá J.C. Jacobsen og Christian Møller, þó ekki væri nema vegna þess, að þeir voru aðalkennarar Þorbjörns Sigurgeirssonar í seinnihlutanámi hans við Kaupmannahafnar-háskóla. Báðir áttu þeir síðar eftir að hafa töluverð áhrif á ýmsa aðra íslenskra eðlisfræðinga.

• Pihl, M., 1983: „Fysik.“ Í Det matematisk-naturvidenskabelige Fakultet, 1. del: Fakultetets almindelige historie, Matematik, Datalogi, Statistik, Forsikringsmatematik, Geodæsi, Astronomi, Fysik, Kemi (bls. 365-426). Verkið er 12ta bindið í sögu Kaupmannahafnarháskóla, Københavns Universitet 1479-1979, bind I-XIV, udgivet af Københavns Universitet ved 500-års-jubilæet, sem kom út á árunum 1979-2005 í aðalritstjórn S. Ellehøj, L. Grane & fl.

J.C. Jacobsen („hinn þögli“) var í hópi fyrstu samstarfsmanna Níelsar Bohr, eftir að Eðlisfræðistofnunin tók til starfa á árunum 1920-21. Hann var framúrskarandi tilraunaeðlisfræðingur og stjórnaði frá upphafi tilraunastarfseminni, sem fram fór við Blegdamsvej. Hann starfaði samhliða við Geislameðferðarstofnunina (sem síðar varð hluti af Finsen-stofnuninni) í Kaupmannahöfn og vann síðar ötullega að undirbúningi verkefna við CERN og Risö. Árið 1941 varð hann prófessor í tilraunaeðlisfræði við Kaupmannahafnarháskóla.

Jacobsen stjórnaði hönnun og smíði fyrsta hringhraðalsins í Danmörku, sem settur var upp á Eðlisfræðistofnun Bohrs árið 1938, aðeins örfáum árum eftir að E.O. Lawrence lauk við sinn fyrsta hringhraðal í Berkeley 1931.

• Lassen, N.O., 1965(?): J.C. Jacobsen
• Jacobsen, J.C., 1941: Construction of a Cyclotron.
• Lassen, N.O., 1963: „Lidt af historien om cyklotronen på Niels Bohr institutet.“ Í ritinu Niels Bohr: Et Mindeskrift. (Sjá einnig hér.) Ritstj. K.G. Hansen & fl. (bls. 90-119).
• Kvikmynd, 1938: Jubilæum på Niels Bohr Institutet (3:17)

Christian Møller var einn af fyrstu dönsku stúdentunum, sem lögðu sérstaklega fyrir sig kennilega eðlisfræði undir alhliða leiðsögn Níelsar Bohr. Í seinnihlutanáminu við Eðlisfræðistofnunina sótti hann meðal annars kennileg námskeið hjá W. Heisenberg og O. Klein og tilraunanámskeið hjá H.M. Hansen. Hann lauk prófi (mag. scient.) 1929, hlaut doktorsnafnbót (dr. phil.) 1932 og hóf störf sem kennari við Kaupmannahafnarháskóla 1933. Á árunum 1943 til 1975 var hann þar í sérstakri prófessorsstöðu í stærðfræðilegri eðlisfræði. Auk rannsókna og kennslu, sinnti hann ýmsum stjórnunarstörfum við Háskólann, CERN, NORDITA og víðar.

• Pihl, M., (19??): Christian Møller.
• Bengt Strömgren, 1981: Christian Møller.
• Møller, C., 1963: „Nogle Erindringer fra Livet på Bohrs  Institut i sidste Halvdel af Tyverne.“ Í ritinu Niels Bohr: Et Mindeskrift. (Sjá einnig hér.) Ritstj. K.G. Hansen & fl. (bls. 54-64).
• Møller, C., 1977: Omvæltninger i fysikernes tankesæt i vort århundrede.
• AIP: Viðtöl við Christian Møller.

Í kjarna- og öreindafræði er Møller sennilega þekktastur fyrir svokallaða Møllersdreifingu, sem gefur dágóða lýsingu á árekstrum rafeinda á afstæðilegum hraða. Þá kemur Møller-Plesset aðferðin svonefnda að góðum notum við ýmsa flókna reikninga í efnafræði.

• Roqué, X., 1992: Møller scattering: a neglected application of early quantum electrodynamics.
• Kragh, H., 1992: Relativistic Collisions: The work of Christian Møller in the 1930s.
• Kragh, H., 2022: Chemists Without Knowing It? : Computational Chemistry and the Møller-Plesset Perturbation Theory.
• Kragh, H., 2022: Et glemt dansk bidrag til kvantekemien.
• Kragh, H., 2022: Brecht, Galileo, and Møller: A View from Copenhagen, 1938–1939.

Áður en Møller hóf nám við Eðlisfræðistofnun Bohrs haustið 1926, heimsótti hann Hamborg og sótti þar hina rómuðu fyrirlestra W. Paulis um afstæðiskenninguna. Við það fékk hann mikinn áhuga á kenningum Einsteins og síðar á lífsleiðinni áttu þær eftir að verða hans aðal rannsóknarsvið.

• Møller, C., 1952: The Theory of Relativity.
• Brevik, I.H., 2011: Christian Møller The Concepts of Mass and Energy in the General Theory of Relativity I-II.
• Blum, A. & T. Hartz, 2017: The 1957 quantum gravity meeting in Copenhagen: An analysis of Bryce S. DeWitt’s report.

 

Þorbjörn Sigurgeirsson – rannsóknir í kjarna- og öreindafræði 1940-47

Eins og fram kom í II. kafla hóf Þorbjörn seinnihlutanám á Eðlisfræðistofnun Bohrs árið 1940. Þá var kjarneðlisfræðin, ásamt tilheyrandi öreindafræði, þegar orðin helsta rannsóknarsvið stofnunarinnar. Aðstæður voru þó þröngar vegna seinni heimsstyrjaldarinnar og hernáms Þjóðverja.

Meðan á náminu stóð vann Þorbjörn meðal annars að verkefnum fyrir Jacobsen og sótti tíma hjá Møller. Lýsingin á magisterprófi hans í Árbók Kaupmannahafnarháskóla 1942-43 endurspeglar án efa áherslurnar í námi hans hans fyrir útskrift:

Fyrsta vísindagrein Þorbjörns var rituð í samvinnu við Jacobsen og kom út 1943. Þar kynna þeir til sögunnar nýja aðferð, stillanlega seinkun (delayed coincidence), til að finna helmingunartíma ört hrörnandi geislavirkra efna. Þessi aðferð mun vera mikið notuð enn í dag. Efnið, sem höfundarnir voru að glíma við, var RaC' (nú kallað ²¹⁴Po; sjá hér) með helmingunartímann 164 μs:

• Jacobsen, J.C. & T. Sigurgeirsson, 1943 : The decay constant of RaC’.

Eftir flóttann frá Danmörku, í árslok 1943, dvaldi Þorbjörn í rúmt ár við Nóbelsstofnunina í Stokkhólmi og stundaði rannsóknir. Þar mun hann, í samvinnu við vin sinn Erik Bohr og sænska eðlisfræðinginn Hugo Atterling, hafa uppgötvað geislavirku samsætuna ¹⁷⁵Yb með hringhraðli stofnunarinnar (sjá hér og hér):

• Atterling, H., E. Bohr & T. Sigurgeirsson, 1945: „Neutron induced radioactivity in lutetium and ytterbium.“ Arkiv f. Matem. Astron. Fysik, 32A(2), 12 p.

Eftirfarandi grein með J.K. Bøggild og H.O. Arrøe, sem ekki kom á prenti fyrr en 1947, fjallar um hemlunarvegalengd dótturagna kjarnaklofnunar í mismunandi gösum.

• Bøggild, J.K., H.O. Arrøe & T. Sigurgeirsson, 1947: Cloud chamber studies of electronic and nuclear stopping of fission fragments in different gases.

Þorbjörn kom heim frá Svíþjóð í mars 1945, en strax í júlímánuði sama ár fór hann til Bandaríkjana og ætlaði að leggja stund á lífeðlisfræði (biophysics), í þeirri von að fá sérfræðingsstarf að Keldum í kjölfarið. Á þeim stutta tíma, sem hann dvaldi hér heima, tókst honum þó að senda frá sér tvær fróðlegar greinar á íslensku:

• Þorbjörn Sigurgeirsson, 1945: Gullgerðarlist nútímans. Lesbók Morgunblaðsins.
• Þorbjörn Sigurgeirsson, 1945: Kísilefni (Sílikon). Náttúrufræðingurinn.

Í Bandaríkjunum vann hann stuttlega að rannsóknum með bandaríska Nóbelsverðlaunahafanum W.M. Stanley og saman skrifuðu þeir eina grein um lífeðlisfræði:

• Sigurgeirsson, T. & W.M. Stanley, 1947: Electron microscope studies on tobacco mosaic virus.

Kjarnorkuárásirnar á Hiroshima og Nagasaki í ágúst 1945 breyttu hins vegar snarlega öllum áætlunum Þorbjörns og í janúar 1946 hóf hann aftur rannsóknir í kjarneðlisfræði við eðlisfræðideild Princetonháskóla, nú undir verndarvæng J.A. Wheelers. Úr þeim rannsóknum komu meðal annars merkar niðurstöður um eiginleika mýeinda í geimgeislum.

• Sigurgeirsson, T. & K.A. Yamakawa, 1947: Decay of mesons stopped in light materials.
• Sigurgeirsson, T. & K.A. Yamakawa, 1949: Electron emitting power of stopped mesons.
• Þorbjörn Sigurgeirsson, 1949: Geimgeislar. (Sjá einkum kaflann „Mesónan og kjarnakraftarnir“, bls. 82-83).

Þorbjörn kom alkominn heim frá Bandaríkjunum í september 1947 og hóf smám saman sitt merka uppbyggingarstarf, einkum eftir að hann varð forstöðumaður Rannsóknaráðs ríkinsins árið 1949.

Sjá nánari umfjöllun í eftirfarandi grein og heimildunum, sem þar er bent á:

• Einar H. Guðmundsson, 2021: Thorbjörn Sigurgeirsson (1917-1988): a brief overview of his life and scientific work.

Þegar áherslur Þorbjörns í framhaldsnámi eru hafðar í huga og greinar hans frá árunum 1943-49 skoðaðar, er ljóst, að nokkur verkefna hans á þessum tíma byggðust, beint eða óbeint, á niðurstöðum rannsóknarsviðs, sem Niels Bohr hafði lagt grunninn að löngu áður með greininni „On the theory of the decrease of velocity of moving electrified particles on passing through matter“ (1913). Bohr fylgdi vandamálinu eftir með ýmsum hætti næstu áratugina, eins og sjá má í ritinu Niels Bohr  Collected Works, Vol. 8, 1987: The Penetration of Charged Particles Through Matter (1912 - 1954). Mikilvægi þessa viðfangsefnis í kjarna- og öreindafræði er ótvírætt og fjölmargir merkir eðlisfræðingar áttu því einnig eftir að glíma við ýmsa þætti þess og þróa enn frekar. Meðal þeirra má nefna H.A. Bethe, W. Heitler, N.F. Mott, F. Bloch, C. Møller, E. Fermi, J. Lindhard og fleiri.

• Sigmund, P., 2013: Bohrs første hit i 1913.
• Sigmund, P., 2006: Particle Penetration and Radiation Effects: General Aspects and Stopping of Swift Point Charges.
• Turner, J.E., 2005: Interaction of Ionizing Radiation with Matter.
• Kragh, H., 1992: Relativistic Collisions: The work of Christian Møller in the 1930s.

Jafnframt má geta þess hér, að fræðin um hemlun hraðfleygra rafhlaðinna agna í efni tengjast rannsóknum Ara Brynjólfssonar eðlisfræðings á varðveislu matvæta með geislun, sem hann vann fyrst að á Risö á árunum 1957 til 1965 og eftir það í Bandaríkjunum. Hann varði einnig doktorsritgerð um þetta vandamál við Kaupmannahafnarháskóla árið 1973.

• Ari Brynjólfsson, 1973: Some Aspects of the Interactions of Fast Charged Particles with Matter.
• Morgunblaðið, 11. nóv. 1973: Bætti aðferð Niels Bohr.

Nokkrum árum síðar setti Ari fram kenningu þessu tengda, sem gerir ráð fyrir sérstöku orkutapi ljóseinda í rafgasi. Hann taldi hana gefa betri skýringu á rauðviki fjarlægra vetrarbrauta en Miklahvellskenningin, sem úskýrir rauðvikið með útþenslu alheimsins. Ari skrifaði margar greinar um þessa tilgátu, en hún hefur ekki enn hlotið náð fyrir augum annarra sérfræðinga. Lesendum til fróðleiks er hér gefin slóð á aðalgrein (handrit) hans um þetta efni:

• Ari Brynjólfsson, 2005: Redshift of photons penetrating a hot plasma.

 

Bohr og kjarnorkuvopnin

Eins og þegar hefur komið fram tóku Niels Bohr, ýmsir ættingjar hans og margir samstarfsmenn, þar á meðal Þorbjörn Sigurgeirsson, þátt í flóttanum mikla frá Danmörku til Svíþjóðar, haustið og veturinn 1943.

• Schwarz, S., 2020: The occupation of Niels Bohr’s Institute 6 December 1943 – 3 February 1944.
• Ulff-Møller, J., 2019: Betydningsfulde videnskabsmænd – Niels og Harald Bohr, forfølgelsen af jødiske videnskabsmænd og udviklingen af atombomben i USA.
• Guðmundur Arnlaugsson, 1987: „Liðnar stundir: Nokkrar minningar frá árunum 1936-45.“ Í bókinni Í hlutarins eðli: Afmælisrit til heiðurs Þorbirni Sigurgeirssyni prófessor, bls. 9-22.

Eftir skamma dvöl í Svíþjóð, hélt Bohr áfram til Englands og þaðan til Bandaríkjanna. Meðal annars heimsótti hann Los Alamos nokkrum sinnum og gaf eðlisfræðingum þar föðurleg ráð af ýmsu tagi. Honum varð fljótt ljóst, að hina nýju þekkingu, sem þar var í sköpun, mætti nota bæði til góðs og ills. Jafnframt áttaði hann sig á því, að nauðsynlegt væri að hafa Sovétmenn með í ráðum við þróun og smíði kjarnorkusprengjunnar; öll leynd um þau mál myndi aðeins enda með geigvænlegu kjarnorkuvopnakapphlaupi. Strax árið 1944 gerði hann sitt ítrasta til að sannfæra ráðamenn, þar á meðal Roosevelt Bandaríkjaforseta og Churchill forsætisráðherra Breta, um mikilvægi opinna samskipta á þessu sviði og nauðsyn þess, að eftirlit með allri hagnýtingu kjarnorkunnar yrði í höndum alþjóðlegrar stofnunar. Sem kunnugt er, talaði Bohr þar fyrir daufum eyrum, enda var þá þegar farið að glitta í fyrstu anga kalda stríðsins.

• US Department of Energy: The Manhattan Project: An Interactive History.
• Rhodes, R., 1986: The making of the atomic bomb.
• Rhodes, R., 1989: The Complementarity of the Bomb.
• Wellerstein, A., 2015: What did Bohr do at Los Alamos?
• McCleanahan, H., 2018: Nobel Laureate Niels Bohr Brought Winter Cheer To Los Alamos.
• Niels Bohr, 1944: Letter to Churchill.
• Þjóðviljinn, 2. okt. 1964: Churchill ætlaði að loka Niels Bohr inni árið 1942.
• Sherwin, M.J., 2003: A World Destroyed: Hiroshima and Its Legacies (3ja útg.) Kafli II.4, „The Two Policemen“, fjallar um fundi Bohrs með þeim Roosevelt og Churchill.
• Long, D., 2001: Niels Bohr: the Atomic Bomb and Beyond.
• Christmas-Møller, W., 1985: Niels Bohr og atomvåbnet.
• Gowing, M., 1986: Niels Bohr and Nuclear Weapons.
• Jacobsen, S., 2017: Da blev jeg Døden. Skáldsaga.
• Aaserud, F., 1999: The Scientist and the Statesmen: Niels Bohr's Political Crusade during World War II.
• Aaserud, F., 2020: Niels Bohr's Diplomatic Mission during and after World War Two.

 

Hiroshima og Nagasaki

 Segja má, að algjör þáttaskil hafi orðið í sögu mannkynsins hinn 6. ágúst 1945, þegar Bandaríkjamenn vörpuðu, án viðvörunar, kjarnorkusprengju á borgina Hiroshima í Japan og endurtóku svo leikinn í Nagasaki þremur dögum síðar.

Líkt og fjölmiðlar í öðrum löndum, brugðust íslensku blöðin við fréttunum af árásinni á Hiroshima með blöndu af undrun, aðdáun og hryllingi. Sennilega hafa landsmenn fljótlega heyrt um árásina í gegnum útvarpið, en það var hins vegar síðdegisblaðið Vísir sem varð fyrst íslenskra blaða til að birta féttina, 7. ágúst, undir titlinum Kjarnasprengja bandamanna er á við 2000 ellefu smálesta sprengjur. Daginn eftir fylgdu svo öll morgunblöðin í kjölfarið, nema Tíminn, sem þá kom aðeins tvisvar í viku:

• Morgunblaðið, 8. ágúst 1945: Stórkostlegasta uppfynding vísindanna: Atomorkan beisluð – Sprengjur sem þurka út heilar borgir.
• Alþýðublaðið, 8. ágúst 1945: Bandaríkjamenn beita sprengjum af nýrri gerð gegn Japönum – Hrikalegasta loftárás styrjaldarinnar gerð á Hiroshima.
• Þjóðviljinn, 8. ágúst 1945: Líkur taldar á, að atómsprengjan knýi Japana til uppgjafar innan skamms.
• Vísir, 8. ágúst 1945: Óskaplegt tjón af fyrstu árásinni með kjarnsprengju á Japan.
• Tíminn, 10. ágúst 1945: Mesta uppgötvun vísindanna: Tekizt hefir að beizla frumeindaorkuna.

Blöðin fylgdust af athygli með þróun mála næstu daga, vikur og mánuði og ekki  leið á löngu þar til greinar tóku að birtast um eðli kjarnorkunnar og notkun hennar, bæði til góðs og ills. Hér eru nokkur dæmi:

• Morgunblaðið, 21. ágúst 1945: Þegar atomorkan var leyst: Frásögn um rannsóknir og árangur (þýtt).
• Vísir, 29. ágúst 1945: Umsögn Niels Bohr prófessors: Misnotkun kjarnorkunnar stórhættuleg mannkyninu. Alþjóðalög nauðsynleg.
• Lesbók Mbl, 2. og 9. september, 1945: Atomorkuöldin I & II (þýtt úr Time).
• Þjóðviljinn, 31. otóber 1945 : Niels Bohr skýrir frá leyndardómum atómsprengjunnar - Atomorkan mun valda gerbreytingu í framleiðsluháttum.
• Morgunblaðið, 8. nóv. 1945: Atómsprengjur og stjórnmál (þýtt úr The Spectator).
• Ingi R. Helgason, 1945: Hin mikla kjarnorkusprengja.
• Jón Emilsson, 1945: Atomorkan og hagnýting hennar.
• Björn Franzson, 1945: Hagnýting kjarnorkunnar.

Samhliða stöðugum fréttaflutningi af þróun mála næstu árin, tóku að birtast ýmsar ritsmíðar, þar sem farið var heldur ítarlegar í  atóm- og kjarneðlisfræði, sögu þeirra og hagnýtingu:

• Urey, H.C., 1946: Ég er hræddur (þýtt).
• Óskar B. Bjarnason, 1946: Kjarnorkan.
• Sveinn Þórðarson, 1946: Atóman og orka hennar I & II.
• Lindhard, J. & U. Ekman, 1946: Kjarnorkan í stríði og friði (þýtt).
• Steinþór Sigurðsson, 1946: Kjarnorka.
• Trausti Einarsson, 1947: Kjarnorkan og vald mannsins yfir efninu.
• Dietz, D., 1947: Kjarnorka á komandi tímum. Ágúst H. Bjarnason (prófessor) íslenskaði. Sjá einnig greinina  Árdagar kjarneðlisfræðinnar – Hver var hugsunin? (2020) eftir Ágúst H. Bjarnason (verkfræðing).
• Tyrén, H., 1947: Á morgni atómaldar. Ólafur Björnsson (læknir) þýddi.
• Calder, R., 1948: Leyndardómar kjarnorkunnar.

Hér má til viðbótar finna tvær gagnlegar yfirlitsgreinar með tilvísunum í frekari heimildir:

• Wikipedia: Atomic bombings of Hiroshima and Nagasaki.
• Wikipedia: Nuclear weapon.

 

Oppenheimer og Bohr

Niels Bohr var sá maður, sem „faðir kjarnorkusprengjunnar“, Róbert Oppenheimer, mun hafa dáð mest allra manna. Þeir hittust fyrst árið 1926 og allar götur síðan leit Oppenheimer á hinn 19 ára eldri Bohr sem skínandi fyrirmynd, ekki aðeins sem manneskju og í öllu því, sem snerti iðkun vísinda, heldur einnig vegna jákvæðra viðhorfa hans til annarra einstaklinga og mannkynsins í heild. Eflaust hefur það haft sín áhrif, að báðir voru þeir eðlisfræðingar með djúpan áhuga á heimspeki. Hin fleygu orð „Bohr er Guð og Oppie er spámaður hans“ eru höfð eftir J. Weinberg, einum af doktorsnemum Oppenheimers (Oppies) í Berkeley á árunum fyrir seinni heimsstyrjöldina.

Í áðurnefndum heimsóknum Bohrs til Los Alamos, áttu þeir Oppenheimer í löngum samræðum. Bohr hefur án efa predikað skoðanir sínar á mikilvægi opinna samskipta í kjarnorkurannsóknum og alþjóðlegu eftirlit með hgnýtingu kjarnorkunnar. Margir telja, að með framgöngu sinni á þessum vettvangi á næstu árum, hafi Oppenheimer verið undir verulegum áhrifum frá Bohr.

Vinátta þeirra Bohrs og Oppenheimers var ekki mikið til umræðu í fjölmiðlum, en íslenska dagblaðið Tíminn sá þó ástæðu til þess að fjalla um heimsókn Bandaríkjamannsins til Kaupmannahafnar sumarið 1958. Lesa má nánar um samband þeirra félaga í eftirfarandi heimild:

• Bird, K. & M.J. Sherwin, 2005: American Prometheus: The Triumph and Tragedy of J. Robert Oppenheimer (20. kafli, bls. 268-289).

Oppenheimer hafði sjálfur þetta að segja um Bohr:

• Oppenheimer, R., 1964: Niels Bohr and Atomic Weapons.
• YouTube: Robert Oppenheimer Discusses the Life of Nobel Laureate Niels Bohr (1964).

 

Kalt stríð og kjarnorkuvopnakapphlaup

Eins og þeir Bohr, Oppenheimer og ýmsir aðrir höfðu spáð, hleypti leyndarhyggja og heimsvaldastefna stórveldanna tveggja, Bandríkjanna og Sovétríkjanna, af stað köldu stríði milli þessara fyrrum bandamanna eftir lok seinni heimsstyrjaldarinnar. Því fylgdi ógnvekjandi kjarnorkuvopnakapphlaup, sem ekki sér enn fyrir endann á. Nánar verður komið inn á vissa þætti þessa máls í kafla IVb, en hér er hins vegar ætlunin, að minnast lauslega á viðbrögð íslenskra dagblaða við tilraunum Sovétmanna með kjarnorkuvopn og tilkomu vetnissprengjunnar. Fróðleiksfúsir lesendur geta fundið frekari umræðu og heimildir um kalda stríðið á Íslandi í eftirfarandi ritsmíðum:

• Wikipedia: Kalda stríðið.
• Wikipedia: Kalda stríðið á Íslandi.
• Níels P. Sigurðsson, 1994: Úr köldu stríði í kaldan frið.
• Valur Ingimundarson, 1996: Í eldlínu kalda stríðsins: Samskipti Íslands og Bandaríkjanna 1945-1960.
• Guðni Th. Jóhannesson: 2011: Kalda stríðið (vefsíða).

Fréttir af fyrstu sovétsku kjarnorkusprengingunni bárust hingað til lands tæpum mánuði eftir, að hún átti sér stað:

• Þjóðviljinn, 24. sept. 1949: Rússar ráða yfir atomsprengjunni.
• Morgunblaðið, 24. sept. 1949: Þykir víst, að Rússar hafi gert atómsprengju.
• Alþýðublaðið, 24. sept. 1949: Rússar byrjaðir að framleiða kjarnorkuvopn.
• Tíminn, 24. sept. 1949: Rússar hafa kjarnorkusprengju.

Tilraunasprenging Sovétmanna hleypti nýju lífi í vopnakapphlaup stórveldanna. Hún varð meðal annars til þess, að báðir aðilar lögðu nú aukna vinnu í að þróa nýtt gjöreyðingarvopn, vetnissprengjuna, þrátt fyrir viðvaranir þekktra vísindamanna um heim allan. Í janúarlok 1950 gaf Truman forseti út formlega yfirlýsingu um þær fyrirætlanir Bandaríkjamanna að smíða slíkt vopn. Viðbrögðin hér heima voru fróðleg:

• Þjóðviljinn, 5. febrúar 1950: Vetnissprengjan er ekki hermennskuvopn heldur múgmorðatól.
• Alþýðublaðið, 5. febrúar 1950: Ekki sama, hver sprengjuna hefur.
• Þjóðviljinn, 8. febrúar 1859: Boðskapur Trumans um vetnissprengjuna skelfir hans eigin menn.
• Alþýðublaðið, 8. febrúar 1950: Vetnissprengjan og vígbúnaðurinn.
• Þjóðviljinn, 14. feb 1950: Einstein lýsir yfir: Vetnissprengjan, sem Truman vill framleiða, ógnar tilveru mannskynsins.

Bandaríkjamenn sprengdu svo sína fyrstu vetnissprengju, hinn 1. nóvember 1952:

• Dagur, 5. nóv. 1952: Mesta sprenging sem orðið hefur í sögunni stendur fyrir dyrum.
• Þjóðviljinn, 18. nóv 1952: Bandarísk vetnissprengja reynd.
• Alþýðublaðið, 23. nóv 1952: Þegar vetnissprengjan var reynd á Eniwetok 1. nóv.

Sovétríkin svöruðu tæpu ári síðar, hinn 12. ágúst, 1953:

• Vísir, 20. ág 1953: Rússar reyna vetnissprengju.
• Þjóðviljinn, 21. ágúst 1953: Fyrsta vetnissprengja heims sprengd í Sovétríkjunum.

Sjá einnig þessar fróðlegu heimildir:

• Wikipedia: Soviet atomic bomb project.
• Holloway, D., 1994: Stalin and the Bomb: The Soviet Union and Atomic Energy 1939–1956.
• Wikipedia: Thermonuclear weapon.
• York, H.F., 1989: The Advisors: Oppenheimer, Teller, and the Superbomb.
• Rhodes, R., 1995: Dark Sun: The Making of the Hydrogen Bomb.

Eins og margir þeirra eðlisfræðinga, sem starfað höfðu í Los Alamos á stríðsárunum, hafði Róbert Oppenheimer frá upphafi miklar efasemdir um nauðsyn þess að smíða vetnisprengjuna. Hann var óhræddur við að láta þær skoðanir sínar í ljós og við það öðlast hann áhrifamikla óvini, menn eins og J.E. Hoover, J. McCarthy, J.L. Borden og ekki síst L. Strauss. Þeir Hoover, McCarthy og Borden töldu Oppenheimer afar hliðhollan Sovétmönnum, ef ekki beinlínis njósnara þeirra, en þótt Strauss hafi tekið undir með þeim, mun hann einnig hafa haft aðrar og persónulegri ástæður til að ofsækja Oppenheimer.

Þegar Strauss varð formaður Kjarnorkumálanefndar Bandaríkjanna fyrir tilstilli Eisenhowers, árið 1953, lét hann til skarar skríða gegn Oppenheimer. „Föður kjarnorkusprengjunnar“ var stefnt fyrir nefndina og að loknum furðulegum „réttarhöldum“ vorið 1954 var hann sviptur öllum aðgangi að leynilegum upplýsingum Bandaríkjastjórnar. Þessi niðurstaða mun hafa verið mikið áfall fyrir Oppenheimer, en það sem eftir var ævinnar sinnti hann starfi sínu við Institute for Advanced Study í Princeton með miklum sóma og tók fullan þátt í starfi eðlisfræðinga, bæði heima fyrir og á alþjóðavettvangi.

• Wikipedia: Robert Oppenheimer.
• Wikipedia: Oppenheimer security hearing.
• Bethe, H.A., 1968: Robert Oppenheimer, 1904-1967.
• Stern, P.M., 1969: The Oppenheimer Case: Security on Trial.
• York, H.F., 1975: The Debate over the Hydrogen Bomb.
• Galison, P. & B. Bernstein, 1989: In Any Light: Scientists and the Decision to Build the Superbomb, 1952-1954.
• Bernstein, B.J., 1990: The Oppenheimer Loyalty-Security Case Reconsidered.
• Valiunas, A., 2006: The Agony of Atomic Genius.
• Hargittai , J., 2010: Judging Edward Teller: A Closer Look at One of the Most Influential Scientists of the Twentieth Century.
• Jogalekar, A., 2014: The Many Tragedies of Edward Teller.
• Borghi , M., 2019: Political Authority or Atomic Celebrity? The Influence of J. Robert Oppenheimer on American Nuclear Policy after the Second World War.
• Linder, D.O., 2020: The Security Hearing of Robert Oppenheimer: An Account.
• Jaeggli, M., 2022: The Petition That Sought to Clear Oppenheimer's Name.

 

„Dómnum“ yfir Oppenheimer snúið við árið 2022

Í árslok 2022 bárust þær óvæntu fréttir, að Granholm, orkumálaráðherra Bandaríkjanna, hefði snúið við ákvörðun Kjarnorkumálanefndarinnar í máli Oppenheimers frá 1954. Samkvæmt hinum nýja úrskurði fékk Oppenheimer nú aftur „óskertan aðgang að leynilegum upplýsingum Bandaríkjastjórnar“.

Þar sem Oppenheimer lést árið 1967 er ljóst, að þarna var um táknrænan gjörning að ræða og tilgangurinn var fyrst og fremst sá að heiðra Oppenheimer fyrir störf hans í þágu Bandaríkjanna og lýsa jafnframt vanþóknun Bandaríkjastjórnar á ofsóknum Kjarnorkumálanefndarinnar á hendur honum á sínum tíma. Yfirlýsing ráðherrans hljóðar svo:

Dr. J. Robert Oppenheimer occupies a central role in our history for leading the nation’s atomic efforts during World War II and planting the seeds for the Department of Energy’s national laboratories—the crown jewels of the American research and innovation ecosystem.

In 1954, the Atomic Energy Commission revoked Dr. Oppenheimer’s security clearance through a flawed process that violated the Commission’s own regulations. As time has passed, more evidence has come to light of the bias and unfairness of the process that Dr. Oppenheimer was subjected to while the evidence of his loyalty and love of country have only been further affirmed. The Atomic Energy Commission even selected Dr. Oppenheimer in 1963 for its prestigious Enrico Fermi Award citing his “scientific and administrative leadership not only in the development of the atomic bomb, but also in establishing the groundwork for the many peaceful applications of atomic energy.”

The Department of Energy has previously recognized J. Robert Oppenheimer in other ways including the creation of the Oppenheimer Science and Energy Leadership Program in 2017 to support early and mid-career scientists and engineers to “carry on [Dr. Oppenheimer’s] legacy of science serving society.”

As a successor agency to the Atomic Energy Commission, the Department of Energy has been entrusted with the responsibility to correct the historical record and honor Dr. Oppenheimer’s profound contributions to our national defense and the scientific enterprise at large. Today, I am pleased to announce the Department of Energy has vacated the Atomic Energy Commission’s 1954 decision In the Matter of J. Robert Oppenheimer.

• Department of Energy (USA), 16. des. 2022: Secretary Granholm Statement on DOE Order Vacating 1954 Atomic Energy Commission Decision In the Matter of J. Robert Oppenheimer.
• Osborne, 20. des. 2022: U.S. Restores J. Robert Oppenheimer’s Security Clearance After 68 Years.
• Wellerstein, A., 21. Des. 2022: Oppenheimer: Vacated but not Vindicated.
• Nuclear Newswire, 22. des. 2022: After 70 years, J. Robert Oppenheimer’s legacy is being rewritten.
• Quellette, J., 25. des. 2022: Robert Oppenheimer cleared of “black mark” against his name after 68 years.
• Bronson, R., 11. jan. 2023: Bulletin statement on the Department of Energy’s Oppenheimer decision.

Þegar þetta er skrifað (í mars 2023) er í vinnslu stórmynd um Oppenheimer og kjarnorkusprengjuna í leikstjórn C. Nolans. Áætlað er að frumsýna myndina í júlí 2023. Hún er sögð byggð á áðurnefndri ævisögu Oppenheimers eftir Bird & Sherwin.

 

Eftir fall Sovétríkjanna: Bohr og Oppenheimer ásakaðir um njósnir

Vorið 1994 komu út á Vesturlöndum æviminningar fyrrverandi meðlims sovétsku leyniþjónustunnar (KGB), P.A. Sudoplatov. Í þeim er að finna fullyrðingar þess efnis, að þekktir eðlisfræðingar eins og Oppenheimer, Bohr, E. Fermi og L. Szilard hefðu veitt Sovétmönnum upplýsingar um ýmis kjarnorkuleyndarmál Manhattanverkefnisins á meðan á seinni heimsstyrjöldinni stóð.

Fréttir af „uppljóstrunum“ Sudoplatovs bárust fljótt um heimsbyggðina og vöktu nokkra athygli. Hér heima birti Tíminn til dæmis greinina Var Oppenheimer KGB-njósnari?, en önnur íslensk dagblöð virðast ekki hafa haft neinn áhuga, enda langt um liðið og nöfn þeirra Bohrs og Oppenheimers sennilega við það að falla í gleymskunar dá á skrifstofum blaðanna. Öðru máli gilti um Bandaríkin, þar sem bók Sudoplatovs olli talsverðu fjaðrafoki. Ýmsir urðu til andsvara, þar á meðal þeir eðlisfræðingar Manhattan-verkefnisins, sem enn voru á lífi, og eins sagnfræðingar, sem sérstaklega höfðu kannað sögu kjarnorkuvopnakapphlaupsins á dögum kalda strtríðsins. Í stuttu máli má segja, að öll umæli KGB-mannsins fyrrverandi um fjórmenningana hafi verið dæmd dauð og ómerk.

• Sudoplatov, P., 1994: Special Tasks: The Memoirs of an Unwanted Witness – a Soviet Spymaster. Sjá einkum kaflann „Atomic Spies“ (bls. 172-220).
• McMillan, P.J., 1994: They Weren't Spies.
• McMillan, P.J., 1994: Flimsy Memories. Sjá einnig næstu grein í sama blaði eftir S. Leskov: „An Unreliable Witness“.
• Goodwin, I., 1994: Physicists Refute Charges that Icons Helped Soviets Build Nuclear Bomb.
• Bethe, H.A., 1994: Atomic Slurs.
• Church, G.J., 1994: Did Oppenheimer Really Help Moscow?
• Risen, J., 1995: FBI Clears Top Physicists of Passing A-Bomb Secrets – Weapons: Allegations in ex-KGB officer’s book that Oppenheimer, Bohr, Fermi and Szilard had given postwar aid to Soviets provoked outrage.
• Bethe, H.A., Gottfried & R.Z. Sagdeev, 1995: Did Bohr Share Nuclear Secrets?
• Holloway, D., 1996: Beria, Bohr, and the Question of Atomic Intelligence. Kafli í bókinni Reexamining the Soviet experience: Essays in honor of Alexander Dallin (ritstj. D. Holloway & N.. Naimark).
• Wellerstein, A., 2012: What Bohr told Beria.
• Cora, Z., 2014: Soviet Nuclear Espionage in the USA During World War II: The Case of Oppenheimer and Bohr.

 

Opið bréf Bohrs til Sameinuðu þjóðanna árið 1950

 Bohr kom aftur heim til Danmerkur frá Bandaríkjunum 24. ágúst 1945, rúmri viku eftir að Japanir gáfust endanlega upp. Danir tóku honum fagnandi og 7. október 1945 var haldið veglega upp á 60 ára afmæli hans. Hér eru tvær stuttar kvikmyndir af hátíðarhöldunum:

• Niels Bohrs 60 års fødselsdag (3 min).
• Niels Bohr 60 år (0:34 min).

Næstu árin hélt Bohr fjölmörg erindi og skrifaði ýmsar greinar um eðlisfræði og heimspeki. Þekktastar þeirra eru sennilega:

• Bohr, N., 1948: The Penetration of Atomic Particles through Matter.
• Bohr, N., 1949: Discussion with Einstein on Epistemological Problems in Atomic Physics. Í bókinni Albert Einstein: Philosopher-Scientist. Ritstj.: P.A. Schilpp, 1949, bls.199--241.

Friðarmálin og opin alþjóðleg samskipti voru Bohr einnig ofarlega í huga. Í heimsóknum sínum til annarra landa, notaði hann hvert tækifæri til að ræða hugmyndir sínar um opin samskipti í kjarnorkumálum. Þar ber sennilega hæst fundir, sem hann átti með hinum þekkta G. Marshall, þá utanríkisráðherra, í heimsókn til Bandaríkjanna árið 1948. Í kjölfarið áttu þeir í nokkrum bréfaskiptum [sjá bls. 203-204 í grein Aa. Bohrs, „Krigens år og atomvåpens perspektiver“ í Rozental, S. et al. (ritstj.), 1964: Niels Bohr: hans liv og virke fortalt af en kreds af venner og medarbejdere (bls. 184-206)]. Án efa hefur Bohr einnig komið inn á þessi mál í samtölum sínum við íslenska ráðamenn í ágúst 1951.

Í ársbyrjun 1950 ákvað Bohr að taka af skarið og skrifa opið bréf til Sameinuðu þjóðanna um hugmyndir sínar um opin samskipti. Bréfið birti hann svo 9. júní sama ár, bæði á ensku og dönsku: Open Letter to the United Nations.

Þessu frábæra bréfi var víðast hvar tekið með þegjandi þögninni. Það var helst í Danmörku og nágrannalöndunum, Noregi og Svíþjóð, sem það vakti lítisháttar umræður; hér heima voru fréttir af því bæði stuttar og fáar:

• Þjóðviljinn, 13. júní: Bohr hvetur til einingar um kjarnorkumálin.
• Tíminn, 13. júní: Opið bréf um kjarnorkumál og 1. júlí: Mynd af Bohr.
• Alþýðublaðið, 14. júní: Niels Bohr skrifar Sameinuðu þjóðunum bréf.
• Þjóðviljinn, 8. júlí: Bandaríkjamenn hafa að engu aðvörun Níelsar Bohr.

Ástæðurnar fyrir áhugaleysinu voru eflaust margar: Öryggisleysi vegna kalda stríðsins og öflugra fylkinga ofstækismanna í báðum herbúðum, fréttir af fyrstu kjarnorkusprengju Sovétmanna haustið 1949, fréttir af handtökum njósnara eins og K. Fuchs og Rosenberg hjónanna, upphafi Kóreustríðsins og opinberri ákvörðun Bandaríkjastjórnar um smíði vetnisspengjunnar. Einnig var Bohr í fréttum fyrir að skrifa ekki undir hið svokallaða Stokkhólmsávarp um algjört bann við kjarnorkuvopnum. Rök hans voru þau, að ávarpið þegði þunnu hljóði um opin samskipti um kjarnorkumál, en það hafði verið megniefni bréfs hans til Sameinuðu þjóðanna.

• Alþýðublaðið, 15. júní: Bohr neitar að undirrita friðarávarp kommúnista.
• Alþýðublaðið, 16. júní: Friðarvinur svarar friðarávarpi.
• Alþýðublaðið, 1. júlí: Hann skrifaði ekki undir.

Bohr hélt áfram báráttu sinni fyrir opnum samskiptum austurs og vesturs allt til æviloka 1962, en án mikils árangurs (sjá þó kafla IVb).

En Bohr gerði einnig ýmislegt annað á árunum eftir seinni heimstyrjöldina. Árið 1950 sneri hann sér að frekari uppbyggingu eðlisfræðirannsókna og alþjóðlegri samvinnu eðlisfræðinga, bæði heima í Danmörku (Risö) og á vettvangi Evrópu (CERN, NORDITA). Kaflar IVb og IVc fjalla um þá vinnu og hvernig við Íslendingar höfum notð góðs af henni.

 

Til baka í efnisyfirlitið

 

Efnisyfirlit

Niels Bohr lést hinn 18. nóvember 1962, þá nýorðinn 77 ára. Fréttin barst fljótt um heim allan, þar á meðal til Íslands:

• Vísir, 19. nóv: Niels Bohr látinn.
• Þjóðviljinn, 20. nóv: Niels Bohr látinn: „Hann var mestur eðlisfræðingur síðan Einstein leið“.
• Morgunblaðið, 20. nóv: Niels Bohr látinn.
• Tíminn, 20. nóv: Niels Bohr látinn.

Fljótlega birtust svo minningargreinar í íslenskum dagblöðum:

• Alexander Jóhannesson, Mbl, 22. nóv: Niels Bohr – minning.
• Reykjavíkurbréf, Mbl, 25. nóv: Nafnkunnasti vísindamaður Norðurlanda.
• Þjóðviljinn, 28. nóv: Minningarsíða um Bohr.
• Magnús Magnússon, Vísir, 10. des: Niels Bohr.

Erlendis var Bohrs minnst með margvíslegum hætti, meðal annars með minningarræðum, minningargreinum, minningarþingum og minningarritum. Hér eru nokkur dæmi:

• Weisskopf, V.F., 1962: Niels Bohr.
• Møller, C., 1962: Niels Bohr.
• Minningarorð í Physics Today, jan 1963: Niels Bohr.
• American Physical Society, 22. apríl 1963: Niels Bohr Memorial Session (sjá einnig hér).
• Hansen, K.G., et al. (ritstj.), 1963: Niels Bohr: Et Mindeskrift. (Sjá einnig hér.)
• Commemoration Meeting for Niels Bohr, Copenhagen, July 8-13, 1963.
• Crockcroft, J.D., 1963: Niels Henrik David Bohr, 1885-1962.
• Kemmer, N., 1964: Niels Henrik David Bohr, Hon.F.R.S.E. - RSE Obituary.
• Rozental, S. et al. (ritstj.), 1964: Niels Bohr: hans liv og virke fortalt af en kreds af venner og medarbejdere.

Svo merkilega vildi til, að tæpum tveimur mánuðum fyrir lát Bohrs opnaði hin merka stofnun, The American Institute of Physics, bóka- og skjalasafnið The Niels Bohr Library & Archives (um ástæðuna fyrir nafngiftinni má lesa hér).

Eins og sjá má á heimildaskránni í VI. kafla eru menn enn að skrifa um Bohr og áhrif hans á þróun eðlisfræði og heimspeki á tuttugustu öld. Nafn hans er þó ekki lengur jafn þekkt og áður, ólíkt því sem gerst hefur með vin hans, Einstein. Ástæðurnar eru eflaust margar, en eins og fram kom í II. kafla tel ég, að F. Wilczek hafi hitt naglann á höfuðið í greininni What Did Bohr Do? frá 1992, þar sem segir (bls. 347):

In the ordinary course of their training most physicists, let alone others, may get an insufficient appreciation of Bohr‘s contribution. It is because his most characteristic work was in provisional theories, often of a semi-phenomenological character, whose technical content has been largely superseded. Even in areas of interpretation of quantum mechanics, where his ideas are still very much alive, it seems most unlikely that a doctrine of limitation and renunciation, however revolutioary and constructive in its time, can satisfy ambious minds or endure indefinitly. Like the rest it will be digested and transformed and in its new form no longer bear Bohr‘s distinctive mark or name explicity. Yet, as his contemporaries realized, no one will have contributed more to the finished product.

Í fyrri köflum hefur þegar komið fram, að verk Níelsar Bohr snerta okkur Íslendinga á marga og mismunandi vegu. Þar ber væntanlega hæst aðkomu hans að upphafi og þróun skammtafræðinnar og notkun hennar í eðlisfræði og efnafræði. Sú þekking, sem hann átti svo ríkan þátt í að skapa og móta, reyndist vera stökkpallur fyrir sívaxandi skilning mannkynsins, ekki aðeins á innsta eðli efnis og og orku á jörðinni, heldur í öllum hinum sýnilega heimi. Afleiðingin af þeirri þekkingarsköpun hefur síðan verið lykillinn að svo til öllum mikilvægustu tækniframförum í mannheimum, allt frá fyrri hluta tuttugustu aldar.

Frumkvöðullinn Þorbjörn Sigurgeirsson hlaut þá menntun og þjálfun á eðlisfræðistofnun Bohrs, sem gerði honum kleift að leggja grunninn að kennslu og rannsóknum í eðlisfræði við Háskóla Íslands á sjötta og sjöunda áratugi tuttugustu aldar. Í kjölfarið sóttu margir aðrir íslenskir eðlisfræðingar einnig menntun sína til stofnunar Bohrs og unnu síðan ásamt Þorbirni og fleirum að frekari þróun eðlisfræðinnar á Íslandi.

Eftir seinni heimsstyjöldina vann Bohr ötullega að uppbyggingu og skipulagi rannsókna í kjarneðlisfræði og öreindafræði, ekki aðeins heima fyrir í Danmörku, heldur einnig á vettvangi Evrópu og á Norðurlöndunum sérstaklega. Þar nutum við Íslendingar góðs af, eins og rætt er um í IV. kafla.

Í lifanda lífi hlaut Niels Bohr margs konar verðlaun og viðurkenningar fyrir störf sín, auk þess að vera gerður að heiðursdoktor við 30 háskóla og heiðursfélaga í 24 vísindafélögum. Þá er nafn hans tengt ýmsum hugtökum, stofnunum og fyrirbærum. Eftir lát hans, hefur bæði danska þjóðin og alþjóðasamfélag vísindamanna, einkum eðlisfræðinga og efnafræðinga, heiðrað minningu þessa merka brautryðjanda við margvísleg tækifæri. Í því, sem á eftir fer, verður minnst á nokkra slíka atburði, lesendum til fróðleiks og skemmtunar.

~

Minningu og arfleifð Bohrs haldið á lofti

Niels Bohr hefði orðið áttræður árið 1965, hefði hann lifað. Af því tilefni fékk hin þekkta eðlisfræðistofnun, sem hann hafði komið á fót á árunum 1920-21, nýtt nafn og hefur síðan borið heitið Niels Bohr Institutet.

Svíar gáfu út fimm frímerki árið 1982 til að minnast Nóbelsverðlauna helstu frumkvöðla skammtafræðinnar. Eitt þeirra var helgað Níelsi Bohr, sem hlaut verðlaunin 1922:

Hin fjögur tengdust verðlaunum þeirra Louis de Broglie (1929), Werners Heisenberg (1932), Erwins Schrödinger (1933) og Pauls Dirac (1933). Sjá nánar hjá M.A. Morgan, 2006: A Postage Stamp History of the Atom, Part II: The Quantum Era (bls. 41).

 

Aldarafmæli Bohrs 1985

Árið 1985 var haldið veglega upp á 100 ára afmæli Bohrs víða um heim, meðal annars  með ráðstefnum, útgáfu rita af ýmsu tagi og öðrum uppákomum.

Sem dæmi má nefna, að Danir gerðu Niels Bohr skjalasafnið formlega að sjálfstæðri stofnun, áratugum eftir að safnið hafði í raun hafið starfsemi. Jafnframt gáfu þeir út sérstakt frímerki með mynd af Bohrhjónunum, Margrethe og Niels.

Í nóvember hélt UNESCO ráðstefnu í París um framlag Bohrs til raunvísinda og alþjóða-samvinnu (hér má finna nokkur erindanna). Jafnframt gaf stofnunin út fróðlegan bækling, Niels Bohr and the Infinitely Small og efndi til sérstakra verðlauna, kennd við Bohr.

Hér er svo listi yfir nokkur ráðstefnurit og önnur verk, gefin út í tilefni aldarafmælisins:

• Boer, J. de, E. Dal & Ulfbeck (ritstj.), 1986: The Lesson of Quantum Theory: Niels Bohr Centenary Symposium, October 3-7, 1985.
• Christmas-Møller, W., 1985: Niels Bohr og atomvåbnet.
• Feshbach, H.,T. Matsui & A. Oleson (ritstj.), 1988: Niels Bohr: Physics and the World.
• French, A.P. & P.J. Kennedy (ritstj.), 1985: Niels Bohr: a centenary volume.
• Nørretranders, T., 1985: Det udelelige: Niels Bohrs aktualitet i fysik, mystik og politik.
• Rozental, S., 1985: NB, Erindringer om Niels Bohr. Gyldendal.
• Rüdinger, E. & fl., 1985: Niels Bohr og den moderne atomfysik.
• Becker-Larsen, L., 1985: Atomfysik og virkelighed (42 mín. kvikmynd).
• John, O., 1985: Niels Bohr (75 mín. kvikmynd).

 

Reykjavíkurmálþingið 1985

Hér á landi stóðu Eðlisfræðifélag Íslands, Félag áhugamanna um heimspeki og Norræna húsið að málþinginu Niels Bohr 100 ára, sem haldið var í Norræna húsinu 19. og 20. október.

Skömmu eftir að þinginu lauk birti Þorsteinn Vilhjálmsson eðlisfræðingur, sem unnið hafði ötullega að undirbúningi atburðarins, stutta grein í NT undir heitinu  Hvað í ósköpunum er skammtafræði? Nokkur tími átti þó enn eftir að líða þar til tvö erindi af þeim sex, sem haldin voru á þinginu, komu á prenti, reyndar aukin og endurbætt:

• Jakob Yngvason, 1987: „Skammtafræði og veruleiki.“ Í bókinni Í hlutarins eðli: Afmælisrit til heiðurs Þorbirni Sigurgeirssyni prófessor, bls. 401–428.
• Þorsteinn Vilhjálmsson, 2009: Skammtafræði í ljósi vísindasögu og heimspeki.

 

Árið 1997

Árið 1997 gerðust tveir atburðir, sem vert er að nefna, en ekki tengdust á nokkurn hátt tímamótum í lífi Bohrs. Annars vegar gaf danski seðlabankinn út 500 kr peningaseðil með mynd  af meistaranum reykjandi pípu. Seðillinn er enn í gildi.

Hins vegar ákvað sérstök orðanefnd eðlisfræðinga, eftir miklar og strangar umræður árið 1997, að gefa óstöðugu frumefni, sem fundist hafði í kringum 1980, nafnið Bohrín (Bohrium). Þess ber að geta, að þetta frumefni er hvergi að finna í náttúrunni og til að búa það til, þarf alveg sérstakar aðstæður.

 

Leikritið Kaupmannahöfn eftir Michael Frayn - 1998

Rúmlega ári eftir, að Þjóðverjar höfðu hertekið Danmörku vorið 1940, kom Heisenberg, einn af bestu vinum Níelsar Bohr, í stutta ferð til Kaupmannahafnar. Á meðan á dvölinni stóð, mun hann hafa heimsótt Eðlisfræðistofnunina nokkrum sinnum, en aðeins átt einkasamtal við Bohr í eitt skipti. Þar mun hagnýtingu kjarnorkunnar hafa borið á góma, en nákvæmlega hvernig, er enn óvíst. Þó er vitað, að Bohr krossbrá við eitthvað, sem Heisenberg sagði, sleit samtalinu og skildi Þjóðverjann einan eftir. Svo virðist sem þessi fundur hafi valdið vinslitum þeirra félaga, alla vega af Bohrs hálfu. Sem kunnugt er, flúði Bohr undan ofsóknum nazista seinni hluta ársins 1943 og margir samstarfsmanna hans fylgdu í kjölfarið, þar á meðal Þorbjörn Sigurgeirsson (sjá lok II. kafla og kafla IVa).

• Jungk, R., 1958 (þýska frumútgáfan kom 1956): Brighter than a Thousand Suns: A Personal History of the Atomic Scientists. (Sjá einnig hér.)
• Powers, T., 1993: Heisenberg's War: The Secret History of the German Bomb.
• Bernstein, J., 1995: What Did Heisenberg Tell Bohr about the Bomb?
• Schwarz, S., 2020: The occupation of Niels Bohr’s Institute 6 December 1943 – 3 February 1944

Þrátt fyrir að áðurnefnt samtal Bohrs og Heisenbergs hafi lítið sem ekkert sögulegt gildi, varð það tilefni mikillar umræðu, þegar fram liðu stundir, ekki síst eftir að leikritið Copenhagen eftir enska rithöfundinn og leikritaskáldið Michael Frayn hafði verið sett á svið í London (1998) og New York (2000).

Leikverkið sló hressilega í gegn og var sýnt víða um lönd á næstu árum.  Í Danmörku var það fyrst sett upp í Betty Nansen leikhúsinu árið 1999 og síðan aftur í Konunglega leikhúsinu í árslok 2022. Það var svo leiklesið hér á landi árið 2009, eins og síðar verður vikið að.

Hér má hlusta á útsendingu BBC Radio 3 á Copenhagen frá árinu 2013. Persónur og leikendur: Margrethe Bohr (Greta Scacchi), Niels Bohr (Simon Russell Beale) og Werner Heisenberg (Benedict Cumberbatch).

Í verkinu er farið frekar frjálslega með staðreyndir, enda er um leikrit að ræða, en ekki sagnfræðirit. Frekari umræður um leikritið sjálft, fund Heisenbergs og Bohrs, smíði fyrstu kjarnorkusprengjunnar, kjarnorkuvána og siðferðilega skyldu vísindamanna má meðal annars finna í eftirtöldum ritunum:

• Pais, A. & M. Frayn, 2000: What Happened in Copenhagen?: A Physicist's View and the Playwright's Response.
• Cassidy, D.C., 2000: A Historical Perspective on Copenhagen.

Umfjöllunin varð að lokum til þess, að Bohr-fölskyldan fór þess á leit við Niels Bohr skjalasafnið, að það birti þau gögn um fundinn fræga, sem varðveitt voru í safninu. Það var gert í febrúar 2002: Release of Documents Relating to 1941 Bohr-Heisenberg Meeting. Við það skapaðist að sjálfsögðu enn meiri umræða:

• Sweet, W., 2002: The Bohr Letters: No More Uncertainty.
• Seitz, F., 2002: Viewpoint: Letters Reveal New Insights Into the Bohr-Heisenberg Meeting.
• Gottstein, K., 2002: New insights? Heisenberg’s visit to Niels Bohr in 1941 and the Bohr letters.
• Holton, G., 2004: Bohr, Heisenberg, and What Michael Frayn’s “Copenhagen” Tries to Tell Us.
• Huxen, K., 2011: The Mysterious Meeting between Niels Bohr and Werner Heisenberg.
• Wellerstein, A., 2016: Historical thoughts on Michael Frayn’s Copenhagen.

Inn í allt þetta blönduðust einnig margvíslegar vangaveltur um þátttöku Heisenbergs og fleiri eðlisfræðinga í tilraunum nazista til að smíða eigin kjarnorkusprengju. Þær umræður fengu byr undir báða vængi fljótlega eftir að hin svokölluðu Farm Hill gögn voru gerð opinber í ársbyrjun 1992:

• Bernstein, J., 1992: The Farm Hall Transcripts: The German Scientists and the Bomb.
• Goldberg, S. & T. Powers, 1992: Declassified Files Reopen "Nazi Bomb" Debate.
• Rose, P.L., 1998: Heisenberg and the Nazi Atomic Bomb Project: A Study in German Culture.
• Bethe, H.A., 2000: The German Uranium Project.
• Cassidy, D.C., 2009: Beyond Uncertainty: Heisenberg, Quantum Physics, and the Bomb.
• Gottstein, K., 2016: Werner Heisenberg and the German Uranium Project 1939 - 1945. Myths and Facts.
• Dahn, R., 2022: The Elusive Truth of Farm Hall.

 

Leiklesturinn í Reykjavík 2009

Ef ég man rétt, mun það hafa verið Þorsteinn Vilhjálmsson eðlisfræðingur og vísinda-sagnfræðingur, sem fyrstur vakti athygli nafna síns, Þorsteins Gunnarssonar leikara og arkitekts, á leikriti Frayns um Kaupmannahafnarfundinn fræga. Það mun svo aftur hafa orðið til þess, að Árni Bergmann þýddi verkið á íslensku og Vonarstrætisleikhúsið tók það til leiklestrar í Iðnó í janúar 2009.

• Fréttablaðið, 8. jan 2009: Vigdís komin hringinn.
• Morgunblaðið, 9. jan 2009: Með þessa bakteríu.
• Fréttablaðið, 11. jan 2009: Örlög mikilmenna.

Þessi listviðburður virðist ekki hafa vakið sérlega mikla athygli hér heima, en María Kristjánsdóttir skrifaði þó gagnrýni í Lesbók Morgunblaðsins, 24. jan 2009:  Um óvissu allra hluta.

 

125 ára afmæli Bohrs 2010

Árið 2010 hefði Niels Bohr orðið 125 ára og af því tilefni efndi Niels Bohr stofnunin til nýrra verðlauna, The Niels Bohr Institute Medal of Honour, honum til heiðurs.

Rússar sáu líka ástæðu til að minnast þessara tímamóta í tímariti rússnenska vísindafélagsins:

• Shcherbakov, R.N., 2010: A Man of the Greatest Clearness of Thought: On the 125th Anniversary of the Birth of Niels Bohr.

 

50 ára ártíðin 2012

Árið 2012 var liðin hálf öld frá því Niels Bohr lést. Af því tilefni birti tímaritið ChemistryViews stutta frétt og Afríkuríkið Gínea gaf út þrjú frímerki með mynd af Bohr með þrjá aðra eðlisfræðinga í bakgrunni (Heisenberg, Oppenheimer og Einstein). Gínea er ekki eina þróunarríkið, sem gefið hefur út frímerki með myndum af Níelsi Bohr á undanförnum árum, hver svo sem ástæðan kann að vera.

Hinn 7. október 2012 breytti Google einkennistákni sínu tímabundið með svokölluðu Google rissi til að minnast 127 ára afmælis Bohrs. Þeir, sem það ákváðu, hafa sennilega ekki haft hugmynd um 50 ára ártíðina.

Líklega hafa margir Íslendingar komið auga á Google rissið á sínum tíma, en hvort það hefur vakið þá til frekari umhugsunar skal ósagt látið.

 

Aldarafmæli Bohr-atómsins 2013

Á þessum tímamótum birti tímaritið Nature skemmtilega forsíðumynd af Bohr-atóminu með Bohr sjálfan í miðjunni:

Eðlisfræðifélag Evrópu setti Bohr-stofnunina á minjaskrá sína og Bandaríska eðlisfræðistofnunin gaf út myndskreytt dagatal fyrir árið 2013, helgað Bohr-atóminu:

Danir héldu aðsjálfsögðu upp á afmælið með glæsibrag. Meðal annars voru gerðar tvær kvikmyndir:

• Experimentarium & Niels Bohr Archive, 2013: 100 years anniversary for Niels Bohr's Atomic Model (5:35).
• Thomsen, 2013: Niels Bohr - danskeren der forandrede verden (40 mín).

Ráðstefnur voru haldnar:

• Science, Technology and Society in the Light of Niels Bohr's Thoughts.
• 100 years of the Bohr atom, 1913–2013.

Lágmynd úr bronsi var afhjúpuð á Niels Bohr stofnuninni í maí 2013. Hún sýnir fjóra Nóbelsverðlaunahafa, sem allir voru starfsmenn stofnunarinnar til lengri tíma:

Hinn 7. október 2013 gaf danski seðlabankinn út nýja 20 kr mynt með Margréti Þórhildi Danadrotningu á framhliðinni, en bakhliðina prýða til skiptis táknmyndir af afrekum þekktustu raunvísindamanna Dana, þeirra Níelsar Bohr, H.C. Ørsteds, Óla Rømer og Týchós Brahe:

Ýmis rit voru gefin út í tilefni aldarafmælisins, m.a.:

• Aaserud, F. & J.L. Heilbron, 2013: Love, Literature and the Quantum Atom: Niels Bohr's 1913 Trilogy Revisited.
• Aaserud, F. & H. Kragh (ritstj.), 2013: One Hundred Years of the Bohr Atom: Proceedings from a Conference.
• Bruun, L., F. Aaserud & H. Kragh (ritstj.), 2013: Bohr på ny.
• Darrigol, O. et al. (ritstj.), 2013: Niels Bohr, 1913-2013.
• Kragh, H., 2012: Niels Bohr and the Quantum Atom: The Bohr Model of Atomic Structure 1913-1925.
• Schwarz, W.H.E., 2013: 100th Anniversary of Bohr's Model of the Atom.

 

Niels Bohr stofnunin 100 ára 2021

 Undirbúningurinn fyrir aldarafmæli Bohr-stofnunarinnar var kominn á fullt, þegar hinn alræmdi covid-faraldur skall á og setti allt úr skorðum. Dönum tókst þó að gera sér glaðan dag, en vegna pestarinnar var ákveðið að flytja hluta dagskrárinnar yfir á næsta ár og tengja hana hátíðarhöldum í tilefni þess, að þá voru liðin 100 ár frá því Niels Bohr fékk Nóbelsverðlaunin í eðlisfræði.

• Ramskov, J., 2021:  Niels Bohr Institutet fylder 100 år.
• Savin, S., 2022: Niels Bohr Institutet fejrer 100 år: »Nu er vi gået videre og arbejder med det, der skal forme fremtiden«

Það kastaði nokkurn skugga á hátíðarhöldin, að dönsk yfirvöld höfðu ákveðið það tíu árum áður, að Niels Bohr stofnunin skyldi flutt í nýtt húsnæði 2016. Árið 2014 hófst reyndar furðuleg atburðarás, sem tafði verkið svo mjög, að því er ekki enn lokið. Um þá töf má lesa í grein S. Frandsens frá 2022: Overblik: Striden om Niels Bohr Bygningen. Síðast, þegar færsluhöfundur vissi, voru starfsmenn stofnunarinnar ekki enn byrjaðir að pakka niður bókum og blýöntum. Áhugasamir geta fundið frekari smáatriði þessarar óskemmtilegu hrakfallasögu í eftirtöldum greinum:

• Christiansen, D., 2017: Niels Bohr Institutet skal flytte.
• Richter, L., 2020: Københavns Universitet: »Den ekstra husleje for Niels Bohr-byggeriet svarer til, at vi skal fyre 170 professorer«.
• Sommer, M., C. Frederiksen & J. Knudsen, 2021: Så er den gal igen: Ny skandale rammer skandalebyggeri.
• Sommer, M., 2022: Skandalebyggeri står til at koste KU milliarder - nu kaster regeringen en redningskrans.

 

Öld liðin frá Nóbelsverðlaununum 2022

Í upphafi I. kafla var fjallað all ítarlega um hátíðarhöldin 2022 og óþarft er að endurtaka þá lýsingu hér. Til viðbótar má þó geta þess, að Kaupmannahafnarháskóli hélt heljarmikla alþjóðlega ráðstefnu, Open Science and Global Dangers, til heiðurs Bohr, og í ársbyrjun 2023 var frumsýnd í Kaupmannahöfn ný heimildarmynd með nafninu Niels Bohr: Verdens bedste menneske.

 

Ár skammtafræðinnar 2025?

Að lokum skal geta þess, að Alþjóðasamband eðlisfræðinga (IUPAP) hefur nú þegar farið þess á leit við UNESCO og Allsherjarþing Sameinuðu þjóðanna, að árið 2025 verði útnefnt alþjóðlegt ár skammtafræðinnar (the International Year of Quantum Science and Technology). Sjá nánar hér: Proposal for an International Year of Quantum Science and Technology. Áætlað er, að tillagan verði tekin til lokaafgreiðslu haustið 2023.

 

Til baka í efnisyfirlitið

Fyrir skömmu minntist Danska kvikmyndastofnunin þess, að árið 2022 var öld liðin frá því Niels Bohr (1885-1962) hlaut Nóbelsverðlaunin í eðlisfræði fyrir „rannsóknir sínar á gerð atóma og geisluninni frá þeim“. Þetta var gert með því að veita opinn aðgang að nokkrum sjaldséðum kvikmyndum af Bohr, þar á meðal mynd frá 1952, þar sem hann segir frá ævi sinni og hugmyndum. Eins og vera ber, fagnaði stofnun Bohrs einnig afmælinu með margvíslegum uppákomum. Það kæmi heldur ekki á óvart, ef Nóbelsnefndin hefur haft aldarafmælið í huga, þegar eðlisfræðiverðlaun ársins 2022 voru veitt „fyrir tilraunir með skammtatengdar ljóseindir, sem staðfestu brot á ójöfnum Bells og lögðu grunn að skammtaupplýsingafræði“.

• Aaserud, F., 2022: Niels Bohr og Nobelprisen.

Þetta mikla húllumhæ varð til þess, að færsluhöfundur ákvað að setja saman pistil um áhrif Bohrs hér á landi og þá umtalsverðu athygli, sem Íslendingar veittu honum og verkum hans, allt frá því fyrst var á hann minnst í íslenskum dagblöðum, í byrjun september árið 1920. Í þeirri sögu ber hæst „opinbera“ heimsókn Bohrs til Íslands árið 1951, þar sem tekið var á móti honum eins og um þjóðhöfðingja væri að ræða. Helstu ráðamenn þjóðarinnar, menningarvitar og fjölmiðlamenn mærðu hann í ræðu og riti, forsetinn sæmdi hann stórkrossi og almenningur fyllti hátíðarsal Háskólans til að heyra hann tala um vísindi og þekkingarfræði. Ólíklegt er, að í annan tíma hafi vísindamanni verið fagnað  jafn innilega hér á landi. Rétt er þó að hafa í huga, að á þessum árum var Bohr ekki aðeins einn frægasti vísindamaður heims, heldur einnig vel þekktur málsvari opins alþjóðasamfélags og friðsamlegrar notkunar kjarnorku.  Þá fór hann ekki leynt með aðdáun sína á íslenskum fornsögum og í kjölfar heimsóknarinnar mun hann hafa gerst því fylgjandi, að Danir skiluðu Íslendingum handritunum.

Lesendum til þæginda er greinin birt í nokkrum köflum. Auðvelt er að nálgast hvern kafla fyrir sig með því að smella á viðkomandi tengil:

1. Inngangur og efnisyfirlit
2. Tímabilið frá 1920 til 1950
3. Íslandsheimsóknin 1951
4. (a) Kjarnorka
   (b) Alþjóðlegt samstarf á eftirstríðsárunum
   (c) Eðlisfræði nær fótfestu við Háskóla Íslands
5. Andlát Bohrs og arfleifð
6. Heimildaskrá

Fróðleiksfúsum lesendum er einnig bent á greinaflokkinn Frá höfuðskepnum til frumeinda og öreinda: Íslendingar og kenningar um innstu gerð og eðli efnisins. sem er reyndar enn í vinnslu.

 

Efnisyfirlit

Niels Bohr og verk hans fram að seinni heimstyrjöldinni

Árið 1923 lét þýski eðlisfræðingurinn Max Born þau orð falla um Bohr, að „áhrif hans á kennilegar rannsóknir og tilraunastarfsemi [samtímans væru] meiri en allra annarra eðlisfræðinga“. Fjörutíu árum síðar skrifaði annar þekktur eðlisfræðingur, Werner Heisenberg, svo í minningargrein um meistarann: „Bohr hafði meiri áhrif á eðlisfræði og eðlisfræðinga þessarar aldar en nokkur annar, jafnvel meiri en Albert Einstein.“

Tilvitnanirnar eru teknar úr bókinni Niels Bohr’s Times: In Physics, Philosophy and Polity eftir A. Pais frá 1991 (bls. 14), riti sem flestir eðlisfræðingar telja bestu heimildina um Bohr og verk hans. Fyrir þá, sem áhuga hafa, má finna skrá aftast í VI. kafla færslunnar yfir aðrar áhugaverðar ritsmíðar um Bohr, ævi hans og störf. Að auki eru ágætis yfirlitsgreinar um þennan merka vísindamann í Wikipediu og á MacTutor vefsíðunni.

Vert er að nefna, að framangreind ummæli Heisenbergs eru frá árinu 1963, eða um svipað leyti og hin mikla endurreisn almennu afstæðiskenningarinnar var að hefjast fyrir alvöru. Þar koma rannsóknir á nýjum fyrirbærum eins og nifteindastjörnum, svartholum, þyngdarlinsum og þyngdarbylgum mjög við sögu, auk ítarlegra rannsókna á heimsmynd nútíma stjarnvísinda. Þessi sveifla er sennilega meginástæða þess, að í dag er Einstein mun þekktari en Bohr, bæði meðal raunvísindamanna og leikmanna. Önnur ástæða gæti verið munurinn á því, hvernig rannsóknaniðurstöður og kenningar þessara tveggja afburðamanna hafa varðveist í gegnum tíðina. Í hinni ágætu umfjöllun F. Wilczeks um bók Pais, What Did Bohr Do? er fjallað á sannfærandi hátt um þetta seinna atriði, allavega hvað Bohr varðar (bls. 347):

In the ordinary course of their training most physicists, let alone others, may get an insufficient appreciation of Bohr‘s contribution. It is because his most characteristic work was in provisional theories, often of a semi-phenomenological character, whose technical content has been largely superseded. Even in areas of interpretation of quantum mechanics, where his ideas are still very much alive, it seems most unlikely that a doctrine of limitation and renunciation, however revolutioary and constructive in its time, can satisfy ambious minds or endure indefinitly. Like the rest it will be digested and transformed and in its new form no longer bear Bohr‘s distinctive mark or name explicity. Yet, as his contemporaries realized, no one will have contributed more to the finished product.

Bohr var góður námsmaður alla sína skólagöngu. Hann lauk magisterprófi í eðlisfræði (cand. mag.) frá Háskólanum í Kaupmannahöfn árið 1909 og tveimur árum síðar hlaut hann doktorsnafnbót (dr. phil.) frá sama skóla, þá tuttugu og fimm ára gamall. Aðalkennari hans og leiðbeinandi var C. Christiansen prófessor, sem var einnig einn af kennurum fyrstu „löggiltu“ íslensku verkfræðinganna og raunvísindamannanna, þar á meðal þeirra Nikulásar Runólfssonar (cand. mag. 1890), Sigurðar Thoroddsen (cand. polyt. 1891), Þorkels Þorkelssonar (cand. mag. 1903) og Ólafs Dan Daníelssonar (mag. scient. 1904; dr. phil. 1909).

Kennslubækur Christiansens, Indledning til den matematiske fysik I & II (sjá einnig þýska þýðingu) og Lærebog i fysik I & II gefa sennilega góða hugmynd um bóklegu eðlisfræðikennsluna við Fjöllistaskólann og Kaupmannahafnarháskóla á áratugunum í kringum aldamótin 1900 (sjá einnig hér).

Annar mikilvægur kennari á háskólaárum Bohrs var fjölskylduvinur hans, heimspekingurinn H. Høffding, sem Íslendingar þekkja einna helst vegna áhrifa hans á þá Ágúst H. Bjarnason (cand. mag. 1901; dr. phil. 1911) og Guðmund Finnbogason (cand. mag. 1901; dr. phil. 1911). Enn þann dag í dag er reyndar rifist um það, hversu mikil áhrif Høffding hafði á hugmyndir Bohrs í þekkingarfræði.

Fljótlega eftir doktorsvörnina fór Bohr til Englands og vann sem nýdoktor, fyrst hjá  J.J. Thomsson í Cambrigde og síðan hjá E. Rutherford í Manchester. Sumarið 1912 sneri hann aftur til Danmerkur.

Þegar heim var komið, byrjaði Bohr á því að giftast unnustu sinni, Margrethe Nørlund, og gerðist síðan aðstoðarkennari í eðlisfræði hjá M. Knudsen, eftirmanni Christiansens við Kaupmannahafnarháskóla og Fjöllistaskólann. Á meðan hann var í Kaupmannahöfn vann hann að hinu byltingarkennda atómlíkani sínu, sem hann birti í þremur hlutum árið 1913 og öðlaðist heimsfrægð fyrir nokkru síðar. Haustið 1914 fluttist hann á ný til Manchester, nú sem aðstoðarprófessor í eðlisfræði við hlið Rutherfords.

Óhætt mun að fullyrða, að atómlíkan Bohrs hafi markað upphaf skammtabyltingarinnar miklu á fyrri hluta tuttugustu aldar. Sem kunnugt er, hafði M. Planck innleitt orkuskammta árið 1900 og Einstein ljósskammtana fimm árum síðar, en það var fyrst og fremst notkun og túlkun Bohrs á skammtahugtakinu í eðlis- og efnafræði árið 1913, sem kom skriðunni af stað.

Í hópi þeirra, sem auk Bohrs tóku þátt í þróun skammtakenningarinnar á árum fyrri heimsstyrjaldarinnar, má nefna hinn þekkta þýska eðlisfræðing, A. Sommerfeld, sem meðal annars var lærimeistari þeirra Heisenbergs, W. Paulis, H. Bethes, R. Peierls og fjölmargra annarra merkra raunvísindamanna, sem sumir áttu eftir að koma við sögu skammtafræðinnar, allt frá upphafi þriðja áratugs tuttugustu aldar og vel fram á þann sjöunda.

• Aaserud, F. & J.L. Heilbron, 2013: Love, Literature and the Quantum Atom: Niels Bohr's 1913 Trilogy Revisited.
• Heilbron, J.L. & T.S. Kuhn, 1969: The Genesis of the Bohr Atom.
• Kragh, H., 1979: Niels Bohr's Second Atomic Theory.
• Kragh, H., 2010: The Early Reception of Bohr’s Atomic Theory (1913-1915): A Preliminary Investigation.
• Kragh, H., 2011: Conceptual objections to the Bohr atomic theory – do electrons have a “free will”?
• Kragh, H., 2012: Niels Bohr and the Quantum Atom: The Bohr Model of Atomic Structure 1913-1925.

Afrek Bohrs gerðu það að verkum, að í miðri fyrri heimsstyrjöldinni, árið 1916, var hann skipaður fyrsti prófessorinn í kennilegri eðlisfræði við Háskólann í Kaupmannahöfn. Þar hóf hann strax uppbyggingu rannsókna í atómvísindum. Með fádæma dugnaði og eftirfylgni, tókst honum á örfáum árum að sannfæra danska ráðamenn um nauðsyn þess að reisa sérstaka byggingu fyrir kennslu og rannsóknir í eðlisfræði og var hún formlega opnuð vorið 1921 undir nafninu  Københavns Universitets Institut for Teoretisk Fysik.

Eins og þegar hefur komið, fram fékk Bohr Nóbelsverðlaunin árið 1922 fyrir framlag sitt til atómvísinda, þá 37 ára gamall. Nafn hans komst aftur í fréttirnar skömmu síðar, þegar samstarfsmenn hans, þeir Dirk Coster og Georg de Hevesy uppgötvuðu frumefnið Hafnium í kjallaranum á eðlisfræðistofnunni við Blegdamsvej, eftir ábendingar frá Bohr.

Segja má, að Bohr hafi verið ókrýndur konungur gömlu skammtakenningarinnar á tímabilinu 1913 til 1925, og öll millistríðsárin voru áhrif hans á þróun atómeðlisfræði og síðar kjarneðlisfræði gríðarleg. Þegar harðsnúið lið ungra eðlisfræðinga lagði grunninnn að hinni eiginlegu skammtafræði á árunum 1925 – 1927, hafði Bohr mótandi áhrif á þróunina, bæði sem andlegur leiðtogi og ekki síður sem föðurímynd.

• Kojevnikov, A., 2020: The Copenhagen Network: The Birth of Quantum Mechanics from a Postdoctoral Perspective. Sjá einnig hér.

Í kringum 1920 fullmótaði Bohr hið svokallaða samsvörunarlögmál og fljótlega eftir miðjan þriðja áratuginn kom hin þekkta Kaupmannahafnartúlkun hans, Heisenbergs og Paulis til sögunnar. Um svipað leyti setti hann fram fyllingarlögmálið svonefnda. Á millistríðsárunum fóru einnig fram frægar rökræður Bohrs og Einsteins um skammtafræðina.

Þótt Bohr hafi haft áhuga á atómkjarnanum, allt frá árunum með Rutherford í Manchester, var það ekki fyrr en eftir fund nifteindarinnar árið 1932 og framköllun fyrstu kjarnahvarfanna með hraðli sama ár, sem hann hóf sjálfur kennilegar rannsóknir í kjarneðlisfræði. Á því sviði er hann nú einna þekktastur fyrir hið svokallaða svipkjarnalíkan frá 1936, sem lýsir kjarnahvörfum á tiltölulega einfaldan hátt. Árið 1939 kom svo út hin fræga grein hans og J.A. Wheelers um klofnun atómkjarna, sem reyndist vera síðasta meiriháttar verk hans í eðlisfræði. Hann var þá 53 ára.

Í IV. kafla verður rætt lauslega um þátttöku Bohrs í Manhattanverkefninu í Los Alamos, þar sem fyrstu kjarnorkusprengjurnar voru hannaðar og smíðaðar. Einnig baráttu hans fyrir opnum samskiptum í eðlisfræðirannsóknum og friðsamlegri notkun kjarnorkunnar eftir lok seinni heimstyrjaldarinnar. Þar verður einnig rætt um mikilvæga þátttöku hans í öflugu uppbyggingarstarfi, einkum í tengslum við  rannsóknarstofnanir eins og CERN, NORDITA og Risö.

• Aaserud, F., 1990: Redirecting Science: Niels Bohr, Philanthropy, and the Rise of Nuclear Physics.
• Beller, M., 1999: Jocular Commemorations: The Copenhagen Spirit.
• Bohr, N. & J.A. Wheeler, 1939: The Mechanism of Nuclear Fission.
• Bohr, N., 1949: Discussions with Einstein on Epistemological Problems in Atomic Physics.
• Favrholdt, D., 2009: Filosoffen Niels Bohr
• Faye, J. & H. Folse (ritstj.), 2017: Niels Bohr and the Philosophy of Physics: Twenty-First-Century Perspectives.
• Faye, J., 2019: Copenhagen interpretation of quantum mechanics.
• French, A.P. & P.J. Kennedy., 1985: Niels Bohr: a centenary volume.
• Jähnert, M., 2019: Practicing the Correspondence Principle in the Old Quantum Theory: A Transformation through Implementation.
• Kragh, H., 2011: The Periodic Table in a National Context: Denmark, 1880-1923.
• Kragh, H., 2013: Korrespondensprincippet - Bohrs tryllestaf.
• Plotnitsky, A., 2012: Niels Bohr and Complementarity: An Introduction.
• Reader, J., 2013: 1932, a watershed year in nuclear physics.
• Robertson, P., 1979: The Early Years: The Niels Bohr Institute 1921 - 1930.
• Rosenfeld, L., 1953: Strife about Complementarity.
• Wheeler, J.A., 1989: Fission in 1939: The Puzzle and the Promise.

Þess má geta, að árið 1950 tók sonur Níelsar, Aage Bohr, við keflinu af föður sínum og hélt áfram að byggja upp öflugar rannsóknir í kennilegri kjarneðlisfræði í Kaupmannahöfn, í náinni samvinnu við dansk-bandaríska eðlisfræðinginn Ben Mottelson. Þær rannsóknir stóðu með miklum blóma næstu tvo áratugina eða svo, þegar nýjar áherslur í verkefnavali tóku við, einkum vegna þróunar eðlisfræðirannsókna á alþjóðavettvangi.

• Broglia, R., 2016: The 1975 Nobel Prize in Physics: Then and now.
• Ericson, T., 1976: 1975 Nobel Prize in Physics.
• Massimi, M., 2022: A tale from the atomic nucleus, ca. 1930s–1950s.

 

Íslensk umfjöllun um Bohr og verk hans 1920-1940

Haustið 1920 kom Rutherford í heimsókn til Kaupmannahafnar til að vera viðstaddur vígslu nýju stofnunarinnar í kennilegri eðlisfræði, sem reist hafði verið að frumkvæði Bohrs. Vígslunni hafði þá verið frestað fram á næsta vor, svo Rutherford lét sér nægja að rifja upp gömul kynni við Bohr, taka við heiðursdoktorsnafnbót frá Háskólanum og halda þar erindi um nýjustu tilraunir sínar. Hann var þá nýbúinn að uppgötva róteindina.

Dönsk blöð sögðu ítarlega frá erindinu og skömmu síðar birtist þýðing/endursögn á fréttaflutningnum í tveimur hlutum í Alþýðublaðinu undir fyrirsögninni Merkasta uppgötvun vísindanna  (seinni hlutinn er hér). Sex vikum síðar birtist svipuð umfjöllun í Ísafold: Prófessor Rutherford og frumeindakenningin. Hér er rétt að hafa í huga, að á þessum tíma voru dönsku blöðin aðalheimild þeirra íslensku um erlendar fréttir.

Í fyrri grein Alþýðublaðsins, 2. september 1920, segir meðal annars:

Það sem Sir Rutherford hefir nú tekist, er að sanna það, sem áður var hugmynd visindanna. Hann hefir komið köfnunarefnisatomum fyrir í glasi og látið radiumsgeisla leika um þau. Þegar tilrauninni var lokið kom það í ljós, að nokkur hluti köfnunarefnisins var horfinn, en í staðinn komið helium og vatnsefni. Í fyrsta skifti í sögunni hafði manninum tekist að skifta frumefni. Og síðan hefir einnig tekist að breyta klóratómum í tvö ný efni. Þar með stendur heimurinn á nýjum tímamótum.

• Campbell, J., 2019: Rutherford, transmutation and the proton.

Í frétt Alþýðublaðsins kemur Niels Bohr einnig við sögu, bæði sem „hinn frægi efnafræðingur Dana“ og einnig sem „knattspyrnumaðurinn frægi“. Með síðari titlinum er honum ruglað saman við bróður hans, stærðfræðinginn Harald Bohr. Það er kannski skiljanlegt, þar sem Haraldur hafði oft áður verið nefndur í fótboltafréttum íslenskra blaða, en þarna var, að því ég best veit, í fyrsta sinn fjallað um Níels í íslensku dagblaði.

Vorið 1921 segir Morgunblaðið svo frá vígslu eðlisfræðistofnunarinnar í Kaupmannahöfn og fer þessum orðum um Níels:

Danir eiga einn stórmerkan mann á sviði [frumeindarannsókna], eðlisfræðinginn Niels Bohr prófessor í fræðilegri eðlisfræði. Hans vegna hafa þeir komið upp nýrri vísindastofnun, „Institutet for teoretisk Fysik“, sem er nýlega tekin til starfa og er prófessor Bohr formaður hennar [...] Er búist við að fjöldi útlendinga muni framvegis stunda nám við þessa merku stofnun og munu Danir hafa hinn mesta heiður af framtakssemi sinni og áhuga fyrir þessu fyrirtæki. Sómir það vel föðurlandi H. C. Örsted.

Næstu árin fylgdust íslensku blöðin vel með Bohr og birtu reglulega fréttir af ævintýrum hans, venjulega í dálkum með heitinu „Frá Danmörku“. Í nóvember 1922 var til dæmis frá því sagt, að hann hafi hlotið Nóbelsverðlaunin í eðlisfræði, sumarið 1923 var greint frá uppgötvun frumefnisins Hafnium og í janúar 1924 frá hárri styrkveitingu frá Rockefeller.

Eins og nánar verður fjallað um hér á eftir, tóku fyrstu „ítarlegu“ fréttirnar af vísindaafrekum Bohrs að birtast í íslenskum tímaritum árið 1924. Þar fyrir utan birti Lesbók Morgunblaðsins greinina Grundvöllur vísindanna raskast haustið 1929. Hún var sennilega þýdd og endursögð úr dönsku og lýsir með erfiðismunum efninu í alþýðlegum fyrirlestri Bohrs um hina nýju veröld skammtafræðinnar. Þar er meðal annars á það minnst, að Bohr hafi kynnt til sögunnar hugtakið „virknings-kvantum“, sem þýðandinn kallar „áhrifamagn“ á íslensku. Þótt það sé ekki augljóst af samhenginu í greininni, er þetta sennilega sú stærð, sem í dag er kölluð Plancksstuðull (eða Plancksfasti).

Árið 1931 sögðu íslensk blöð frá því, að Bohr og fjölskylda væru að koma sér fyrir í hinum svokallaða heiðursbústað Carlsbergs, og í maí 1934 var tilkynnt, að hann myndi heimsækja Ísland um sumarið og halda nokkra fyrirlestra við Háskóla Íslands. Áður en að því kom, lést sonur Bohrs, Christian Alfred, í hörmulegu slysi fyrir augum föður síns og heimsókninni var því frestað. Árið eftir stóð aftur til, að Bohr kæmi til landsins, en enn var heimsókninni frestað, nú af ókunnum ástæðum. Bohr náði þó loksins að heimsækja Ísland árið 1951. Um þá heimsókn verður fjallað í III. kafla.

Ýmsar aðrar fréttir af Bohr voru birtar hér heima á þriðja og fjórða áratugnum, einkum um ferðir hans víða um lönd, fyrirlestrahald og fundasetu. Þá sagði Lesbók Morgunblaðsins frá fimmtugsafmæli hans í október 1935. Álíka fréttir héldu afram að birtast í íslenskum fjölmiðlum, allt þar til Bohr lést, 77 ára að aldri, árið 1962. Enn þann dag í dag má finna í íslenskum ritum frásagnir af ævi Bohrs, kenningum, áhrifum og  ummælum. Nánar verður komið inn á það efni í V. kafla.

 

Alþýðleg kynnig á verkum Bohrs

Í byrjun ársins 1922 birti Andvari greinina Frumefnin og frumpartar þeirra eftir eðlisfræðinginn Þorkel Þorkelsson. Hún er að mestu ítarleg umfjöllun um geislavirk frumefni og eiginleika þeirra, enda var Þorkell sérfræðingur á því sviði. Þegar birtingarár greinarinnar er haft í huga, vekur það nokkra athygli, að Þorkell ver aðeins þremur síðustu síðunum af 23 til að ræða „nýlegar“ kenningar um innri gerð atómsins. Þar segir meðal annars (bls. 100):

Flestir líta svo á, að atómin sjeu samsett af tvennu: hinum örsmáu negatífu rafögnum - elektrónunum - og atómkjarna, sem feli í sjer megnið af efni atómsins og sje hlaðinn pósitífu rafmagni. Atómkjarninn er að flestra ætlan bygður upp af vetnisatómum eða helíumatómum [...] Vegna  þess að atómkjarninn hefir mikið pósitíft rafmagn, halda sterk rafmagnsöfl elektrónunum í námunda við atómkjarnann. Er það skoðun margra fræðimanna, að elektrónurnar gangi í hringum kringum atómkjarnann, og eftir þeirri skoðun verður hvert atóm heimur út af fyrir sig, svolítið sólkerfi, þar sem atómkjarninn er sólin, en elektrónurnar reikistjörnurnar, sem ganga eftir brautum sínum kringum atómkjarnann.

Sólkerfislýsingin á gerð atómsins var mótuð á árunum fyrir fyrri heimsstyrjöldina. Hún lifir enn í mörgum fræðslu- og kennsluritum og þar af leiðandi í huga alþýðu.

Það er eftirtektarvert, að þótt Þorkell nefni bæði Thomson og Rutherford í greininni, er hvergi minnst á Bohr eða skammtalíkan hans. Þetta kann að stafa af því, að Þorkell kom aftur heim frá Danmörku 1908, eftir að hafa starfað þar í fimm ár eftir magisterprófið 1903. Hann hefur því misst af Kaupmannahafnar-umræðunni um Bohrlíkanið, sem hófst fljótlega um og upp úr 1914. Í því sambandi má nefna, að strax árið 1915 var fjallað um atómkenning Bohrs í fjórðu útgáfunni af kennslubók Chrstiansens, Lærebog i Fysik, sem eftirmaður hans, Knudsen, gaf út.  Jafnframt er vert að hafa í huga, að bæði Bohr og aðrir, einkum Sommerfeld, voru stöðugt að breyta og betrumbæta líkanið á næstu árum og kann það eitt að hafa vakið efasemdir í huga Þorkels.

• Kragh, H., 2013: The Many Faces of the Bohr Atom.

Strax árið 1914 tóku að birtast greinar erlendis, meðal annars í enskum, bandarískum og þýskum tímaritum, þar sem reynt var að útskýra hugmyndir Bohrs á alþýðlegan hátt. Það var þó fyrst eftir lok fyrri heimsstyrjaldarinnar, sem „almenningur“ gat nálgast ítarlegri umfjöllun, meðal annars í bókum eins og Die Atomtheorie in ihrer neuesten Entwickelung eftir L. Graetz frá 1918 og Atombau und Spektrallinien eftir Sommerfeld frá 1919.

Árið 1922 urðu ákveðin þáttaskil í alþýðlegri kynningu á Bohr-atóminu. Þá kom út í Danmörku hið mikilvæga verk, Bohrs Atomteori Almenfattelig Fremstillet, eftir þá H. Holst og H.A. Kramers. Bókin var prýdd fjölda skýringamynda, meðal annars ýmsum teikningum af innri gerð atóma, sem Bohr hafði látið útbúa fyrir ýmsa fyrirlestra sína, en ekki gefið út áður á prenti. Hann hefur og eflaust hjálpað höfundunum með ýmsum öðrum hætti við samningu bókarinnar.

Bókin var fljótlega þýdd á önnur tungumál og höfundaröðinni jafnframt breytt, sennilega vegna þess að Kramers var mun þekktari fræðimaður en Holst. Margir aðrir höfundar alþýðurita notuðu þetta verk sem heimild á næstu árum og áratugum og fengu þaðan bæði myndir og hugmyndir að láni. Þar á meðal voru nokkrir Íslendingar.

• Kramers, H.A. & H. Holst, 1923: The atom and the Bohr theory of its structure, an elementary presentation. (Því miður hafa litmyndir Bohrs, sem eru aftast í bókinni, ekki verið teknar með í þessu stafræna eintaki. Nokkrar þeirra má finna í svart-hvítu í grein Trausta Ólafssonar frá 1925.)
• Nielsen, K.H., 2013: Bohr-atomet i populær indbinding.
• Kragh, H. & K.H. Nielsen, 2013: Spreading the gospel: The Bohr atom popularised.
• Massimiliano Badino, M. & J. Navarro, 2013: A History of Quantum Physics through Its Textbooks.

Það var Trausti Ólafsson efnaverkfræðingur, sem fyrstur reið á vaðið hérlendis. Strax að loknu námi við Fjöllistakólann í Kaupmannahöfn, árið 1921, varð hann forstöðumaður Efnarannsóknastofu ríkisins og hóf jafnframt að kenna efnafræði við læknadeild Háskóla Íslands. Árið 1924 birti hann læsilega 15 síðna grein í Eimreiðinni undir heitinu Frumeindakenning nútímans, þar sem hann rekur sögu atómhyggju og atómrannsókna. Síðari helmingur greinarinnar fjallar um rannsóknir þeirra Thomsons, Rutherfords og Bohrs í atómfræðum og má segja, að þar sé Rutherford í aðalhlutverki. Um líkan Bohrs segir Trausti meðal annars (bls. 39-40):

Bohr hefir lagt til grundvallar rannsóknum sínum kenningar Plancks og Rutherfords, og það má segja, að hann hafi tekið við, þar sem Rutherford hætti. Hann beindi athugunum sínum einkum að rafeindunum, sem eru fyrir utan kjarnann. Hann hugsar sér, að þær gangi ekki ávalt í sömu, braut heldur geti flutst úr einni í aðra. Ef rafeindin fer úr ytri braut braut í innri, minnkar orkuinnihald frumeindarinnar, og þessi orka, sem frumeindin gefur þá frá sér, kemur fram sem ljós og gefur ákveðna línu í litbandi efnisins. Til þess að rafeindirnar flytjist úr innri braut í ytri, þarf frumeindin að fá orku frá umhverfinu [...] Sambandið milli orkunnar og og litar ljóssins er þannig, að E = h . n, þar sem E táknar orkuna, h óbreytilega tölu (Konstant) og n sveiflutölu [tíðni] ljóssins.

Trausti lýsir því jafnframt með einfaldri stærðfræði, hvernig líkan Bohrs getur útskýrt litróf vetnis. Árið eftir gerði hann enn betur, hélt fræðilegt erindi um efnið hjá Verkfræðingafélagi Íslands og birti það í tímariti félagsins undir heitinu Um atomkenningu Bohr’s.

Eftir að Trausti hafði rutt brautina, tóku aðrir við keflinu og á árunum, sem eftir lifðu fram að seinni heimsstyrjöldinni, birtust ýmsar fróðlegar ritsmíðar um Bohr og verk hans í íslenskum bókum og tímaritum:

• Ágúst H. Bjarnason, 1929: Heimsmynd vísindanna (sjá II. Kafla, bls. 36-61; sjá einnig ritdóm Trausta Ólafssonar).
• Ásgeir Magnússon, 1930: Efnisheimur II (sjá bls. 316-320).
• Trausti Einarsson, 1935: Litrofin og þýðing þeirra fyrir rannsóknir á sólinni.
• Björn Franzson, 1938: Efnisheimurinn (sjá bls. 139-165).
• Sigurkarl Stefánsson, 1940: Niels Bohr.

Ítarlegri skrá, sem jafnframt nær yfir lengra tímabil, er að finna í VI. kafla. Sjá einnig færsluna Saga efniskenninga – Ritaskrár.

 

Íslenskir eðlisfræðingar á dögum Bohrs

Áður hefur verið minnst á fyrstu „löggiltu“ íslensku eðlisfræðingana, þá  Nikulás Runólfsson  og Þorkel Þorkelsson, sem báðir luku magistersprófi áður en Bohr hóf kennslu við Kaupmannahafnarháskóla. Nikulás lést árið 1898 og Þorkell var aðstoðarmaður í tilraunaeðlisfræði við Fjöllistaskólann á árunum 1904 til 1910. Bohr hóf eðlisfræðinám sitt árið 1903 og því kann Þorkell að hafa leiðbeint honum í verklegum æfingum. Ég hef þó ekki fundið neinar heimildir um slíkt.

Bohr var sjálfur aðstoðarkennari við Fjöllistaskólann frá hausti 1912 til vors 1914. Hann hóf svo hefðbundna kennslu sem prófessor haustið 1916, en kenndi aðallega læknastúdentum grundvallaratriði eðlisfræðinnar og eðlisfræðinemum í framhaldsnámskeiðum í eðlisfræði. Mikilvægt er að hafa í huga, að árið 1924 fékk hann fulla lausn frá kennslustörfum. Það er því ólíklegt, að nokkur Íslendingur hafi setið hefðbundnar kennslustundir hjá Bohr. Ýmsir íslenskir Hafnarstúdentar hafa þó eflaust hlustað á einstaka fyrirlestra hans, ýmist alþýðlega eða fræðilega.

Sagan segir, að Steinþór Sigurðsson stjörnufræðingur hafi upphaflega ætlað sér í nám í eðlisfræði, þegar hann kom til Kaupmannahafnar að loknu stúdentsprófi 1923. Sem kunnugt er, sneri hann sér þó fljótlega að stjörnufræðinni og varð magister í greininni (cand.mag.) árið 1929.

Fyrsti Íslendingurinn, sem lauk prófi í eðlisfræði  á eftir Þorkatli Þorkelssyni var því Sveinn Þórðarsson. Hann var eitt ár, 1933-34, við Kaupmannahafnarháskóla, áður en hann fór til Jena í Þýskalandi og lauk þaðan doktorsprófi (dr. rer. nat.) í tilraunaeðlisfræði árið 1939.

Næstur á eftir Sveini kom svo Þorbjörn Sigurgeirsson, sem hóf eðlisfræðinám við Kaupmannahafnarháskóla haustið 1937. Hann lauk þar fyrrihlutaprófi 1940 og hóf í kjölfarið seinnihlutanám við Eðlisfræðistofnun Háskólans, þar sem Niels Bohr réð ríkjum. Því lauk með magistersgráðu (mag. scient.) sumarið 1943 og var lokaverkefni Þorbjörns í kjarneðlisfræði, unnið undir handleiðslu C. Möllers prófessors (sjá nánar í V. kafla).

Þorbjörn og Erik, einn af sonum Níelsar Bohr, voru samtímis við nám í Kaupmannahöfn og mynduðust með þeim sterk vináttubönd. Það leiddi aftur til náinnar vináttu við Bohr fjölskylduna og mun Bohr fljótlega hafa áttað sig á miklum hæfileikum Þorbjörns og vakið á þeim athygli.

Vert er að hafa í huga, að Danmörk var hersetin af Þjóðverjum, þegar hópmyndin hér að ofan var tekin. Einnig má minna á, að í lok ársins 1941 kom Heisenberg í hina frægu heimsókn til Bohrs. Nánar er rætt um þann atburð í V. kafla.

Að loknu magistersprófi fékk Þorbjörn vinnu við rannsóknir á Eðlisfræðistofnuninni. Adam var þó ekki lengi í Paradís, því í desember 1943 neyddist hann til að flýja til Svíþjóðar undan ofsóknum þýska hersins. Bohr og ýmsir samstarfsmenn hans, höfðu einnig flúið þangað nokkru áður.

Eftir dvölina í Svíþjóð kom Þorbjörn heim vorið 1945, en strax um sumarið fór hann til Bandaríkjana, þar sem hann vann meðal annars hjá eðlisfræðingunum M. Delbrück og J.A. Wheeler, sem báðir voru góðir kunningjar Bohrs og undir verulegum áhrifum frá honum. Þorbjörn kom svo til Íslands, alkominn, haustið 1947, en 1952-53 var hann þó í leyfi við hina kennilegu deild CERN í Kaupmannahöfn, sem Bohr stjórnaði. Um þá dvöl verður nánar  rætt í kafla IVb.

• Einar H. Guðmundsson, 2021: Thorbjörn Sigurgeirsson (1917-1988): a brief overview of his life and scientific work.
• Einar H. Guðmundsson, 2021: Þorbjörn Sigurgeirsson: Nokkur aðgengileg ritverk og viðtöl á íslensku.
• Guðmundur Arnlaugsson, 1987: „Liðnar stundir: Nokkrar minningar frá árunum 1936-45.“ Í bókinni Í hlutarins eðli: Afmælisrit til heiðurs Þorbirni Sigurgeirssyni prófessor, bls. 9-22.
• Schwarz, S., 2020: The occupation of Niels Bohr’s Institute 6 December 1943 – 3 February 1944.
• Steindór J. Erlingsson, 2016: Veirur, kjarnorka og eðlisvísindi á Íslandi.

Í lokin er rétt að nefna, að næstu þrír íslensku eðlisfræðingarnir á eftir Þorbirni voru þeir Magnús Magnússon (M.A. frá Cambridge University 1952), Ari Brynjólfsson (mag. scient. 1954; dr. phil. 1973) og Páll Theodórsson (mag. scient. 1955).

Ari og Páll stunduðu báðir nám við Kaupmannahafnarháskóla á meðan Bohr var enn á lífi, og unnu síðan um hríð við rannsóknastöðina í Risö, sem Bohr átti mikinn þátt í að koma á fót. Hann var einnig einn helsti hvatamaðurinn að stofnun NORDITA í Kaupmannahöfn, stofnunar, þar sem Þorbjörn varð fyrsti íslenski stjórnarfulltrúinn og Magnús fyrsti íslenski styrkþeginn og síðar stjórnarmeðlimur. Um allt þetta verður nánar rætt í kafla IVc.

• Einar H. Guðmundsson, 2021: Íslenskir stærðfræðingar, eðlisfræðingar og stjörnufræðingar til 1960: Skrá með inngangi og eftirmála.

 

Til baka í efnisyfirlitið

 

Efnisyfirlit

 Fróðlegar upplýsingar um Niels Bohr, ævi hans, verk og áhrif, er meðal annars að finna á vefsíðu skjalasafnsins Niels Bohr Archive og einnig á sögusíðu Niels Bohr stofnunarinnar. Sjá einnig viðtöl á vefsíðu AIP (American Institute of Physics): Oral History Interviews.

A. Ýmsar erlendar ritsmíðar um Bohr og samtíð hans

• Aaserud, F., 1990: Redirecting Science: Niels Bohr, Philanthropy, and the Rise of Nuclear Physics.
• Aaserud, F. & J.L. Heilbron, 2013: Love, Literature and the Quantum Atom: Niels Bohr's 1913 Trilogy Revisited.
• Aaserud, F. & H. Kragh (ritstj.), 2013: One Hundred Years of the Bohr Atom: Proceedings from a Conference.
• Aaserud, F., 2020: Niels Bohr's Diplomatic Mission during and after World War Two.
• Bacciagaluppi, G. & A. Valentini, 2009: Quantum Theory at the Crossroads: Reconsidering the 1927 Solvay Conference.
• Bird, K. & M.J. Sherwin, 2005: American Prometheus: The Triumph and Tragedy of J. Robert Oppenheimer.
• Blædel, N., 1985: Harmoni og Frihed: Niels Bohr – En Biografi. Rhodos.
• Bohr, N., 1934: Atomic Theory and the Description of Nature.
• Bohr, N., 1958: Atomic Physics and Human Knowledge.
• Bohr, N., 1963: Essays 1958-1962 on Atomic Physics and Human Knowledge. Ritstj.: Aa. Bohr.
• Bohr, N., 1972-2008: Niels Bohr Collected Works 1-13. Ritstj.: L. Rosenfeld, E. Rüdinger & Finn Aaserud.
• Bohr, N., 2013-17: Filosofiske Skrifter I-IV.
• Bohr, T., 2013: Keeping Things Open.
• Bruun, L., F. Aaserud & H. Kragh (ritstj.), 2013: Bohr på ny.
• Cassidy, D.C., 1992: Uncertainty: The Life and Science of Werner Heisenberg.
• Cassidy, D.C., 2005: J. Robert Oppenheimer and the American Century.
• Cassidy, D.C., 2009: Beyond Uncertainty: Heisenberg, Quantum Physics, and the Bomb.
• Christmas-Møller, W., 1985: Niels Bohr og atomvåbnet. Vindrose.
• Crease, R.P. & C.C. Mann, 1996: The Second Creation: Makers of the Revolution in Twentieth-Century Physics.
• Darrigol, O. et al. (ritstj.), 2013: Niels Bohr, 1913-2013.
• Dresden, M., 1987: H.A. Kramers: Between Tradition and Revolution.
• Faye, J., 2019: Copenhagen interpretation of quantum mechanics.
• Faye, J. & H. Folse (ritstj.), 2017: Niels Bohr and the Philosophy of Physics: Twenty-First-Century Perspectives.
• Favrholdt, D., 2009: Filosoffen Niels Bohr. Informations Forlag, Kbh.
• Feshbach, H.,T. Matsui & A. Oleson, 1988:  Niels Bohr: Physics and the World.
• French, A.P. & P.J. Kennedy., 1985: Niels Bohr: a centenary volume.
• Gamow, G., 1966: Thirty Years that Shook Physics: The Story of Quantum Theory.
• Gilder, L., 2008: The Age of Entanglement: When Quantum Physics Was Reborn.
• Gudmundsson, E., H. Kiilerich, B. Mottelsson & C. Pethick. 2021: Nordita - The Copenhagen Years: A Scrapbook.
• Hansen, K.G., et al. (ritstj.), 1963: Niels Bohr: Et Mindeskrift. (Sjá einnig hér.)
• Heilbron, J.L., 1985: The earliest missionaries of the Copenhagen spirit.
• Heilbron, J.L., 2013: The Mind that Created the Bohr Atom.
• Heilbron, J.L., 2020: Niels Bohr: a Very Short Introduction.
• Jähnert, M., 2019: Practicing the Correspondence Principle in the Old Quantum Theory: A Transformation through Implementation.
• Koch, C.H., 1998: „Niels Bohr.“ Í Dansk filosofi i positivismens tidsalder 1880 - 1950, bls. 261-281.
• Kojevnikov, A., 2020: The Copenhagen Network: The Birth of Quantum Mechanics from a Postdoctoral Perspective.
• Koldbye, C., 2022: Niels Bohr - Det beskedne geni.
• Kragh, H., 1999: Quantum Generations: A History of Physics in the Twentieth Century.
• Kragh, H., 2012: Niels Bohr and the Quantum Atom: The Bohr Model of Atomic Structure 1913-1925.
• Kragh, H. (ritstj.), 2022: Niels Bohr: On the Constitution of Atoms and Molecules.
• Kramers, H.A. & H. Holst, 1923: The atom and the Bohr theory of its structure, an elementary presentation. Þýðing á  bókinni Bohrs Atomteori Almenfattelig Fremstillet frá 1922.
• Lindley, D., 2007: Uncertainty: Einstein, Heisenberg, Bohr and the Struggle for the Soul of Science.
• Marner, J., 1998:  „Niels Bohr og 'Københavnerskolen i fysik'.“ Í Videnskabernes København. Ritstj. T. Söderqvist & fl., bls. 159-179.
• Moore, R., 1966: Niels Bohr: The Man, His Science, and the World They Changed.
• Nørretranders, T., 1985: Det udelelige: Niels Bohrs aktualitet i fysik, mystik og politik.
• Pais, A., 1982: ‘Subtle is the Lord…’: The Science and Life of Albert Einstein.
• Pais, A., 1986: Inward Bound: Of Matter and Forces in the Physical World.
• Pais, A., 1991: Niels Bohr’s Times: In Physics, Philosophy and Polity.
• Pauli, W., L. Rosenfeld & V. Weisskopf (ritstj.), 1955: Niels Bohr and the Development of Physics: Essays Dedicated to Niels Bohr on the Occasion of his Seventieth Birthday.
• Perovic, S., 2021: From Data to Quanta: Niels Bohr’s Vision of Physics.
• Plotnitsky, A., 2012: Niels Bohr and Complementarity: An Introduction.
• Rhodes, R., 1986: The making of the atomic bomb.
• Robertson, P., 1979: The Early Years: The Niels Bohr Institute 1921 - 1930.
• Rozental, S. et al. (ritstj.), 1964: Niels Bohr: hans liv og virke fortalt af en kreds af venner og medarbejdere.
• Rozental, S., 1985: NB, Erindringer om Niels Bohr. Gyldendal.
• Rüdinger, E., et al., 1985: Niels Bohr og den moderne atomfysik.
• Schweber, S.S., 2000: In the Shadow of the Bomb: Oppenheimer, Bethe, and the Moral Responsibility of the Scientist.
• Stone, D., 2013: Einstein and the Quantum: The Quest of the Valiant Swabian.
• Schwarz, S., 2020: The occupation of Niels Bohr’s Institute 6 December 1943 – 3 February 1944.
• Wheeler, J.A. & K. Ford, 1998: Geons, Black Holes and Quantum Foam: A Life in Physics.
  

B. Nokkur rit á íslensku, þar sem Bohr og verk hans koma við sögu

• Trausti Ólafsson, 1924: Frumeindakenning nútímans.
• Trausti Ólafsson, 1925: Um atomkenningu Bohr’s.
• Ágúst H. Bjarnason, 1929: Heimsmynd vísindanna. (Sjá einnig ritdóm Trausta Ólafssonar.)
• Ásgeir Magnússon, 1930: Efnisheimur II.
• Trausti Einarsson, 1935: Litrofin og þýðing þeirra fyrir rannsóknir á sólinni.
• Björn Franzson, 1938: Efnisheimurinn.
• Sigurkarl Stefánsson, 1940: Niels Bohr.
• Þorbjörn Sigurgeirsson, 1945: Gullgerðarlist nútímans.
• Sveinn Þórðarson, 1946: Atóman og orka hennar I & II.
• Dietz, D., 1947: Kjarnorka á komandi tímum. Ágúst H. Bjarnason íslenskaði.
• Tyrén, H., 1947: Á morgni atómaldar. Ólafur Björnsson (læknir) þýddi.
• Þorbjörn Sigurgeirsson, 1949: Úr þróunarsögu atómvísindanna.
• Anon, 1962: Niels Bohr - svipmynd.
• Jakob Yngvason, 1987: „Skammtafræði og veruleiki.“ Í bókinni Í hlutarins eðli: Afmælisrit til heiðurs Þorbirni Sigurgeirssyni prófessor, bls. 401–428.
• Þorsteinn Vilhjálmsson, 2009: Skammtafræði í ljósi vísindasögu og heimspeki.
• Ottó Elíasson, 2010: Hverskonar veruleika lýsir skammtafræði?
• Þorsteinn Vilhjálmsson, 2016: Hver var Níels Bohr og hvert var framlag hans til vísindanna?

Sjá einnig:

• Einar H. Guðmundsson, 2022: Saga efniskenninga – Ritaskrár. Einkum skrár C(c) og C(d).

C. Myndbönd

• Det Danske Filminstitut: Niels Bohr på film.
• V. Bohr, 2015: Public Lecture: Niels Bohr - Life Behind the Physics.
• C. Joas, 2022: The Copenhagen Spirit: A History of the Niels Bohr Institute.

 

Til baka í efnisyfirlitið