BOHRIUM

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18

H

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13

14

15

16

17

He

Li

Be

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

C

N

O

F

Ne

Na

Mg

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Al

Si

P

S

Cl

Ar

K

Ca

Sc

Ti

V

Cr

Mn

Fe

Co

Ni

Cu

Zn

Ga

Ge

As

Se

Br

Kr

Rb

Sr

Y

Zr

Nb

Mo

Tc

Ru

Rh

Pd

Ag

Cd

In

Sn

Sb

Te

I

Xe

Cs

Ba

La

Hf

Ta

W

Re

Os

Ir

Pt

Au

Hg

Tl

Pb

Bi

Po

At

Rn

Fr

Ra

Ac

Rf

Db

Sg

Bh

Hs

Mt

?

?

?

 

?

 

 ?

 

 

 

 

Ce

Pr

Nd

Pm

Sm

Eu

Gd

Tb

Dy

Ho

Er

Tm

Yb

Lu

 

 

 

 

Th

Pa

U

Np

Pu

Am

Cm

Bk

Cf

Es

Fm

Md

No

Lr

 

Bh, atomnr. 107, molvekt (for den stabileste isotopen) 267 g, elektronkonfigurasjon: trolig (Rn)+5f14-6d5-7s2, smeltepunkt trolig over 4000 C, kokepunkt trolig rundt 7000 C, tetthet trolig rundt 30 g/cm3.

Bohrium hører til gruppe 7 (også kalt 7b eller VIIB eller side/bigruppe 7) i det periodiske systemet. Det har (2000) 9 kjente isotoper og isomerer. Den mest stabile er 267, med en halveringstid på ca. 20 sekunder, de andre har 440 millisekunder eller mindre. Alle de hittil kjente isotopene er alfaemittere, som for de andre odde grunnstoffene i dette området ser terskelen for spontanfisjon ut til å være høy. Det må ventes at de mest stabile bohriumisotopene vil ligge i området rundt 275, med halveringstider på kanskje flere døgn.

HISTORIE
Rundt en kjerne virvlet et elektron i harmoniske svingninger om sin egen bane. Elektronet var en del av en danske som sto på stranden av Risø. Foran seg hadde han havet, til venstre, et hagtorntre, bak seg et lite hus. Men når han lukket øynene, var det ingenting der.

Niels Henrik David Bohr var misunnelig på lillebroren sin. Selv var han bare reservekeeper på universitetslaget, men Harald spilte halfback fast på landslaget og hadde nettopp kommet hjem fra de olympiske leker i London hvor det danske hold med de berømte hvite buksene og røde trøyene med DBU-initialene tvers over brystet etter å ha lekt seg til en 17-1-seier mot Frankrike i semifinalen, spilte jevnt mot de engelske vertene i finalen på White City-arenaen, men tapte 0-2, vesentlig på grunn av at keeperen ikke var så god som engelskmennenes målvakt. Hadde han vært der, skulle han tatt de ballene!

Ikke nok med det, men den to år yngre broren var også nesten ferdig med hovedoppgaven sin i matematikk, knapt 21 år gammel. Harald var åpenbart eslet til å bli noe stort. Niels var veldig stolt av ham, selvfølgelig. Han sukket. Selv hadde han ikke tanker om å gjøre seg ferdig med eksperimentene og begynne å skrive, å nei, det kom ikke på tale.

Fysikk var faget hans. På skolen var det alltid naturfag og regning han klarte best, mens skriveoppgavene alltid var et slit. Og det manglet ikke oppmuntring fra faren Christian Bohr, som var professor i fysiologi ved universitetet i København. Det var naturlig at alle tre barna i familien, Harald, Niels og storesøsteren Jenny, begynte å studere på universitetet. Han var sterkt interessert i dikterkunst og filosofi også, og deltok på filosofiforelesninger på universitetet under Harald Høffding. Men i 1905 hadde Det Kongelige Danske Videnskabernes Selskab utlyst en premiekonkurranse om å skrive den beste avhandlingen om overflatespenningen i væsker.

Niels fikk låne laboratoriene som faren disponerte på universitetet og eksperimenterte iherdig til faren pakket ham avgårde til familiens sommerhus for at han endelig skulle få tatt seg sammen til å begynne å skrive, to uker før fristen. Så vant han jo førstepremien. Og nylig hadde han fått vite at en engelsk oversettelse av avhandlingen han hadde utarbeidet snaue 18 år gammel ville bli publisert av British Royal Society på nyåret. Det kunne selvsagt ikke sammenliknes med en olympisk fotballfinale, men likevel...

Det var i fysikken det skjedde i det nye århundret. Mot slutten av 1800-tallet hadde professorene advart studentene mot å gå inn for fysikk, for den boken var i ferd med å lukkes, alle oppdagelsene var gjort. Det gjensto bare å nøste opp noen løse tråder. Vel, det skulle vise seg at noen av disse trådene var veldig lange.

Det sto en gammel mann på Risø strand. Foran seg hadde han havet. Til venstre, et hagtorntre. Bak seg et lite hus.

Det var pålandsvind, havet skylte inn mot ham. Skydekket var vekslende, snart var det sol, snart skygge. Vårdagen var mild, det var i ferd med å bli sommer. Han lukket øynene. I hånden til mannen blafret det et hvitt papir i pålandsvinden. Når han lukket øynene, erkjente han ikke det som sto der, liksom han heller ikke erkjente havet som lå foran ham, hagtorntreet til venstre og det lille huset bak, eller noen usynlig verden av energi og partikler som lå bak den synlige og skylte inn over den, som havet. Men han visste at når han åpnet øynene igjen, var det der alt sammen, havet, treet, huset, vinden, skyene, Sola, den milde lufta og papiret, hvor det sto at Albert Einstein hadde gått bort i en alder av 76 år.

Så mye hadde skjedd. Så mye hadde forandret seg fra de entusiastiske dagene i begynnelsen av århundret da de hadde snudd opp ned på fysikken sammen, alle sammen, han selv, Albert, Ernest, Arnold, Werner, Wolfgang, Paul, Erwin og de andre. To kriger hadde kommet og gått, snudd opp ned på geografien og de sosiale relasjonene, skilt folk fra hverandre. Og fysikken var ikke noen lek lenger.

Han tenkte tilbake. Å, de gylne dagene i Manchester, sammen med Rutherford, den utemmelige kraftkilden, hvor ville han stått uten de årene? Han sukket. Ernest var også borte nå, forlengst.

Da han ankom til Manchester i mars 1912, var atomkjernen nettopp født. Bak seg hadde han noen frustrerende måneder i Cambridge, kort tid før sin altfor tidlige død i februar 1911 hadde faren skaffet ham et stipendiat for å jobbe videre med fysikken på det berømte Cavendish-laboratoriet der, men lederstilen til Sir Joseph John Thomson, oppdageren av elektronet, viste seg lite fruktbringende for den unge, utenlandske studenten.

Hittil hadde Thomsons modell av atomet som en sfære av positiv elektrisitet hvor det svevde negativt ladde elektroner vært den gjeldende, men Rutherfords og Geigers eksperimenter med avbøyning av alfapartikler i gullfolie tydet på at all den positive elektrisiteten i atomet var samlet i en liten kjerne.

Rutherford foreslo en ny modell hvor elektronene sirklet rundt kjernen i baner hvor bevegelsesmengden balanserte den elektrostatiske tiltrekningen mellom de motsatte ladningene, i analogi med solsystemet. Det var bare en ting i veien med denne modellen. Det var forlengst kjent og utnyttet kommersielt i radiotelegrafien at ladde partikler i bevegelse produserte elektromagnetisk stråling. Et elektron i sirkelbevegelse rundt kjernen ville derfor raskt tape energi og bevegelsesmengde og falle inn i den. Men det var karakteristisk for atomene at de var så stabile, det så ut til at de kunne eksistere i årmilliarder.

Der var her han hadde ment at han kunne gi et bidrag. Da stipendiatet hans var over i juli 1912, reiste han tilbake til Danmark for å gifte seg, og på bryllupsreisen, som gikk til Cambridge og Manchester, leverte han manuskriptet sitt om Bohr-atomet til Rutherford. Inspirert av Plancks og Einsteins kvanteteori foreslo han at stabiliteten til atomet skyldtes at elektronene bare avga eller mottok energi når de flyttet seg mellom visse veldefinerte stasjonære tilstander hvor det var tillatt for dem å oppholde seg i nærheten av kjernen uten å miste energi eller falle inn i den. I tre artikler som kom ut året etter grunnla han kvanteteorien for atomet og beskrev hvordan man kunne finne spektrallinjene til de forskjellige grunnstoffene utfra atomstrukturen.

Hvis et elektron beveger seg i en sirkel rundt kjernen, er momentet p konstant. For at denne banen skal være en stasjonær tilstand kreves det at radien r er slik at det kan opptre et helt antall stående bølger av bølgelengde l = h/p, hvor h er Plancks konstant. For et atom med ett elektron er radien na0/Z, hvor Z er antall elementærladninger i kjernen og a0 er den såkalte Bohr-radien, 0,000000000052917 m eller 0,52917 Å. For et hydrogenatom er radien av elektronbanen i grunntilstanden, hvor n=1, ganske nøyaktig lik a0. Antakelsen om sirkelbaner gir en ganske god tilnærming for slike atomer med ett elektron. Men elektroner beveger seg ikke i sirkelbaner. For et elektron i grunntilstanden i et hydrogenatom er det mer riktig å si at det beveger seg i en kulebane, og andre elektroner har mer kompliserte bevegelser, med andre symmetrier. Og elektroner arter seg heller ikke helt som en partikkel i bane, slik som Jorda går rundt Sola en gang i året. Egentlig er det kanskje mer riktig å si at elektronet *er* banen enn at det går i den.

I 1885 fant den sveitsiske fysikeren Johann Balmer til sin forbløffelse at han kunne regne ut bølgelengdene (i ångstrøm) til linjene i hydrogenspekteret med formelen l = 3645n/(n-4) hvor n er 3,4,5 o.s.v. Senere fant Lyman en serie linjer i ultrafiolett som fulgte mønsteret 911,25n/(n-1) og Paschen, Brackett og Pfund serier i infrarødt som fulgte mønsterne 8201n/(n-9), 14580n/(n-16) og 22781n/(n-25), og ble oppkalt etter dem. Nå kunne det settes opp en generell formel: 911,25n1n2/(n2-n1), hvor n2 alltid er større enn n1, eller med frekvensen n i stedet for bølgelengden: n  = 3,2899x1015(1/n1-1/n2). For andre kjerner med bare ett elektron, for eksempel enkeltionisert helium, som ikke er uvanlig på stjernene, kan man regne ut frekvensen like enkelt ved å sette inn faktoren Z, hvor Z er atomnummeret.

Denne trilogien hadde åpnet dørene for ham. Mens han skrev den hadde han en assistentstilling som han hadde blitt tilbudt av Martin Knudsen, som hadde fått det professoratet i fysikk ved universitetet i København han hadde søkt på da det ble ledig i 1912. Han hadde fått avslag på en dosentstilling året før. Så, i 1914, hadde fakultetet snudd helt om og ba ham søke på et professorat i teoretisk fysikk som de skulle opprette for anledningen. Men samtidig hadde det kommet et tilbud om et toårig stipendiat i Manchester igjen og sjansen til å jobbe mer sammen med Ernest. Det var for forlokkende til å avslå. Og det var ikke uten en viss fryd at han ba fakultetet pent om ikke de kunne vente et par sesonger, så vendte han dem ryggen og tok med fru Margrethe og seilte over Nordsjøen hvor Hochseeflotte og Home Fleet krysset.

Hva med september 1921, da de åpnet instituttet for teoretisk fysikk ved universitetet i København? () Det var hans idé og hjertebarn fra starten av, og han hadde gitt fra seg sjansen til å bli professor i matematisk fysikk hos Rutherford i Manchester av hensyn til det. Han hadde overvåket byggingen med nidkjærhet og hang som en hauk over arkitektene, ingeniørene, bygningsarbeiderne og håndverkerne for å få det nøyaktig slik han ville ha det. Her hadde han sin egen lille lekestue hvor han samlet noen av de flinkeste unge fysikerne i Europa rundt seg, som Heisenberg, Pauli, Schrödinger og Dirac, og klekket ut den nye kvantemekanikken som utkrystalliserte seg midt på 20-tallet. Senere skummet han fløten av fysikermiljøene i alle de landene som led under demokratiets krise på 1930-tallet.

I tillegg til energikvantetallet n (også kalt hovedkvantetallet) for et elektron i bane rundt en atomkjerne, beskrives bevegelsestilstanden til elektronet rundt en kjerne av tre andre kvantetall. Også dreiemomentet til elektronet kan bare ha et visst multiplum av en grunnverdi, og beskrives av kvantetallet l, et positivt heltall som må være mindre enn n. Dessuten er retningen av aksen til dreiemomentet kvantifisert, og beskrives av kvantetallet m, det magnetiske kvantetallet, som er et heltall med absoluttverdi lik l eller mindre. Endelig har et elektron i tillegg til det magnetiske dipolmomentet på grunn av at det fungerer som en roterende elektrisk strøm, et tillegg på grunn at det også fungerer som en strøm som dreier seg om sin egen akse, som bare har to mulige verdier, kvantifisert ved spinnkvantetallet s, som kan være + eller -.

I 1925 hadde Wolfgang Pauli sittet på instituttet og formulert eksklusjonsprinsippet. Ingen elektroner rundt den samme kjernen kunne ha den samme kombinasjonen av kvantetall. Dermed forklarte han med ett slag for en forbløffet verden hvorfor egenskapene til de kjemiske grunnstoffene er periodiske. Hvis hovedkvantetallet er 1, er de mulige kombinasjonene bare [1,0,0,-] og [1,0,0,+]. I hydrogenatomet kan det ene elektronet ha en av disse kombinasjonene, men i heliumatomet må de to elektronene velge hver sin. Hvis det skal være flere elektroner må vi prøve med andre verdier av hovedkvantetallet. Hvis det er 2, blir kombinasjonene [2,0,0,-], [2,0,0,+], [2,1,-1,-], [2,1,-1,+], [2,1,0,-], [2,1,0,+], [2,1,+1,-] og [2,1,+1,+]. Med de neste 8 grunnstoffene som ligger i 2. periode i det periodiske systemet, litium til neon, uttømmes altså disse mulighetene, og så må man begynne på 3. periode. Den totale energien til et elektron er litt forskjellig utfra hvilken kombinasjon av kvantetall det ligger på, slik at det automatisk ender opp på den med lavest energi hvis det får være i fred. Når hovedkvantetallet er 3, blir kombinasjonene [3,0,0,-], [3,0,0,+], [3,1,-1,-], [3,1,-1,+], [3,1,0,-], [3,1,0,+], [3,1,+1,-], [3,1,+1,+], [3,2,-2,-], [3,2,-2,+], [3,2,-1,-], [3,2,-1,+], [3,2,0,-], [3,2,0,+], [3,2,+1,-], [3,2,+1,+], [3,2,+2,-] og [3,2,+2,+]. Men kombinasjonene hvor dreiemomentskvantetallet l er 2 har høyere energi enn de kombinasjonene hvor hovedkvantetallet n er økt til 4 og l er 0, slik at bare de 8 kombinasjonene med n=3 og l=0 eller 1 brukes først, fra natrium til argon, deretter kommer de to med n=4 og l=0, kalium og kalsium, og så kommer de neste 10 i den første innskuddsserien med n=3 og l=2, scandium til sink. På tilsvarende måte er det med den andre innskuddsserien, lantanidene og aktinidene. Tradisjonelt brukes det også bokstavkoder for dreiemomentskvantetallet l, 0=s, 1=p, 2=d, 3=f, 4=g, 5=h og så videre. For å beskrive plasseringen av de forskjellige elektronene i et atom i forskjellige baner bruker kjemikerne gjerne disse kodene, med hovedkvantetallet angitt først, 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 3d, 4s, 4p, 4d, 4f, 5s, 5p, 5d, 5f, 5g og så videre. Antall elektroner i hver av disse bevegelsestilstandene, som kalles orbitaler, angis med et lite tall øverst til høyre, slik at elektronsammensetningen av f.eks. erbium kan angis som 1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f12, i energimessig rekkefølge. For vanlige kjemiske formål har ikke verdien av de to andre kvantetallene så stor betydning, men de er viktige når vi kommer inn på magnetisme. De kalles også de magnetiske kvantetallene som en fellesbetegnelse og betegnes ofte ml og ms. Enheten for magnetisk moment på det atomære nivået kalles forresten Bohr magneton og har verdien 9,274078x10-24 J/T eller 5,788376x10-5 eV/T.

Hittil er det ikke kjent noen atomer i grunntilstand med l=4(eller g). Men i fjor (1999) ble grunnstoff nr. 118 oppdaget, og man regner med at det er det siste grunnstoffet i periode 7, slik at nr. 119 kanskje er et alkalimetall med 8s1, og nr. 121 kanskje er det første som begynner å fylle g-orbitaler. Men når kjerneladningen er så høy og elektronene så mange kan merkelige ting skje nede i elektronskyene, og det er ikke sikkert at grunnstoffene i dette området følger det vanlige mønsteret. Slike g-orbitaler er ikke ukjent for vanlige grunnstoffer heller, for hvis atomer tilføres energi, hopper elektronene opp i mer energirike orbitaler, og g- og h-orbitalene tas i bruk rett som det er. Fysikere som driver med slike eksperimenter har også bokstavkoder for hovedkvantetallet, 1=K, 2=L, 3=M, 4=N o.s.v. Det er ikke uvanlig å snakke om at elektroner med samme hovedkvantetall befinner seg i samme "skall", K-skallet, L-skallet o.s.v., som om atomet var en løk. Men det har ikke særlig mye med fysiske realiteter å gjøre.

Samtidig i Paris fikk Louis de Broglie den ideen at siden lys hadde noen aspekter som kunne forklares ved hjelp av bølger og andre som kunne forklares ved hjelp av partikler, kunne dette gjelde for mer materielle partikler også. Dette fenget Erwin Schrödinger, og han satte seg ned på instituttet i København og regnet ut noen bølgelikninger som han mente kunne vise elektronets oppførsel like godt som noe annet. Schrödinger selv ville forkaste elektronets partikkelnatur helt og holdent og mente at de ikke var annet enn bølgene. Men de fleste andre var enige om at Schrödingerfunksjonene beskrev sannsynligheten for å finne et bestemt elektron på et bestemt punkt på et bestemt tidspunkt.

Liksom lyset lot elektronet altså til å ha aspekter som bare kunne forklares ved å betrakte det som en bølge og andre som bare kunne forklares ved å betrakte det som en partikkel. Denne merkelige dualiteten formulerte Bohr som komplementaritetsprinsippet. Ingen av forklaringene var i seg selv fullstendige, bare tilsammen karakteriserte de fenomenet. Senere skulle han trekke dette videre og brukte komplementaritetsprinsippet på dualistiske fenomener i biologien, psykologien, politikken, etikken o.s.v. Et annet prinsipp som Bohr innførte var korrespondanseprinsippet, en kvantemekanisk forklaring kunne bare godtas hvis den også fungerte like godt på fenomener i vår synlige makroskopiske verden som de tilsvarende (korresponderende) gode gamle normale fysiske lovene.

Med Schrödingerlikningene fikk kjemikerne et middel til å se for seg hvordan et atom så ut og hva som skjedde med atomstrukturen når det tok del i kjemiske reaksjoner. Generelt fordeler elektronet i en s-orbital seg symmetrisk om atomkjernen i en tilnærmet kulefasong. En p-orbital ser mer ut som en blære på hver side av kjernen, symmetrisk om en akse som går gjennom den. Utfra de tre forskjellige verdiene av det magnetiske kvantetallet orienterer blærene seg om hver av de tre forskjellige aksene i et tredimensjonalt koordinatsystem. Når det gjelder d-orbitalene, er bare en av dem symmetrisk om en av aksene. Hvis vi går ut fra at dette er z-aksen, er to av de andre fire symmetriske om henholdsvis xz- og yz-planene, mens de to siste er symmetriske om xy-planet. Geometrien for de 7 f-orbitalene er enda mer komplisert.

Også i Göttingen skjedde ting. Max Born var mannen som først kom på tanken om at Schrödingerlikningene bare beskrev sannsynligheten for å finne en partikkel, og han gikk til det skritt å forkaste kausaliteten og determinismen i den atomære verden. Han mente at erfaringene man hadde gjort med kvantefenomenene så langt tydet på at man ikke kunne svare på spørsmål om den nøyaktige tilstanden etter en prosess, men bare om sannsynligheten for at prosessen skulle føre til en viss tilstand. I mars 1927 satt Werner Heisenberg på instituttet i København og formulerte usikkerhetsrelasjonen, den eksakte posisjonen og den nøyaktige hastigheten til et elektron kunne ikke kjennes samtidig. Mer presist kan ikke produktet av usikkerheten i posisjonen, Dx og usikkerheten i bevegelsesmomentet, Dp være mindre enn Plancks konstant h, DxDp h.

Alle måleverdier i naturen så ut til å ha en komplementær verdi som ikke kunne kjennes eksakt samtidig som man eksakt kjente den andre, f.eks. energien til en partikkel og tidspunktet den har denne energien m.m. Årsaken til dette er at en måling alltid innvirker på måleobjektet. Det at vi kan se en ting skyldes for eksempel at lysfotoner treffer den og kastes tilbake til øynene våre. For en stor gjenstand som er synlig for det blotte øyet betyr ikke disse kollisjonene så mye, men jo mindre den er, jo større virkning har det å bli truffet av et slikt foton.

Ja, det var glade dager, de gamle professorene i Göttingen likte å kalle kvantefysikken "Knabenphysik" fordi nesten ingen av de som holdt på med den var over 30 år. Men de hadde ført til en serie konfrontasjoner med den store mester Albert Einstein, som var verre å tenke på, nå. Einstein likte slett ikke dette angrepet på determinismen og kausaliteten. De innvendingene han kom med, ofte mesterlig og elegant uttenkte, var til stor stimulans for kvantefysikken, fordi de påpekte problemer som man måtte finne løsningen på. Og det hadde vært ham, Niels Bohr, anføreren for kvantemekanikerhæren, som gang på gang hadde funnet disse løsningene. Etterhvert hadde jo Einstein kommet i mindretall, og de siste årene hadde han vært helt alene om å forsvare determinismen og kausaliteten blant de som studerte atomære fenomener, selv om han hadde en del tilhengere blant folk som ikke drev med slike ting. Til slutt ble jo motstanden hans redusert til slike utsagn som 'kvantemekanikken er veldig imponerende, men en indre stemme sier meg at det ennå ikke er det rette, teorien gir en hel del resultater, men bringer oss neppe nærmere Den Gamles hemmelighet, jeg er iallfall overbevist om at Han ikke spiller med terninger,' og så videre, som vanskelig kunne tolkes som annet enn en kapitulasjon. Likevel sto han like hardt på sitt, med en ubøyelighet som var frustrerende for alle som regnet seg for vennene hans. De første årene hadde jo ikke debattene vært noe annet enn rent vennskapelige, men senere hadde det kommet bitterhet inn i dem. Helst burde man jo unngått temaet, men hva skulle man gjøre når fyren trakk det fram selv? Man kunne jo ikke behandle Einstein som en senil tulling heller? Men han husket godt den siste konfrontasjonen de hadde hatt der over i Princeton, han hadde virkelig ikke godt av å bli så opphisset. Og nå? Han kunne vanskelig tilgi seg selv.

Foran seg hadde han havet. Bak seg, et lite hus. Hans livsverk.

På 1930-tallet hadde de begynt å konsentrere seg om teoretisk kjernefysikk. I utlandet hadde de oppdaget at kjernen ikke bare var en klump med positiv elektrisitet, men at den besto av protoner og nøytroner. Alle disse kvantegreiene de hadde funnet for elektroner kunne kanskje brukes på disse partiklene også? De satte opp forskjellige modeller, men den som ga de mest lovende resultatene først var en som faktisk bygde på det første vitenskapelige arbeidet hans om overflatespenningen: væskedråpemodellen, som gikk ut på at atomkjernen oppførte seg som en væskedråpe og kjernepartiklene som molekyler i væskedråpen. Bohr stilte opp en modell for kjernereaksjoner hvor han innførte begrepet compound nucleus (sammensatt kjerne, unionkjerne, samlekjerne), en blanding av partiklene i alle deltakerne i reaksjonen og all den kinetiske energien, som eksisterer i meget kort tid før den brytes opp til reaksjonsproduktene. Væskedråpemodellen egnet seg også glimrende til å forklare den mystiske atomspaltingen som ble observert av Hahn og Strassmann i 1938.

Spennende, men også vonde, harde år. Søsteren Jenny var sterkt opptatt av å pleie moren som lå for døden med kreft, og da det endelig var slutt i november 1930, ble det for mye for henne. Hun havnet på galehuset og døde selv tre år etter. Bare måneder etter dette krevde kvantekrigen sitt første dødsoffer da Paul Ehrenfest, som hadde vært en personlig venn av dem begge, men nå hadde brutt med Einstein, og til slutt begikk selvmord i fortvilelse. Året etter mistet han den eldste av de 6 sønnene sine, Christian, oppkalt etter faren, i en seilerulykke. Da Carlsberg bryggerier i 1931 skjenket ham æresboligen sin for landets mest fremtredende utøver av kunst eller vitenskap var det en stor ære, og Ernst Rutherford med frue var de første som besøkte dem der da de hadde flyttet inn året etter. Men bare 5 år etter var også han borte. Samtidig trakk det opp til storm.

For dusinvis av vitenskapskolleger, radikalere, jøder og andre i faresonen hadde instituttet vært fluktruten. Til sist måtte han selv ta flukten, i nattemørket, på åpent hav, i et nøtteskall av en båt, så til England i bomberommet på en ubevæpnet mosquito mens han holdt på å kveles av luftmangel, derfra til Oppenheimers prosjekt i Los Alamos, tiden der. Fysikken var blitt alvor.

Han hadde oppsøkt både Roosevelt og Churchill personlig for å få dem til å lette på sløret, det måtte ikke bli noe våpenkappløp. Men det ble det.

Hiroshima, Nagasaki. De brukte den... Freden.

Han hadde anstrengt seg mer enn noen for å få dem til å lytte. Det kulminerte med brevet (http://www.seas.columbia.edu/~ah297/un-esa/ws1999-letter-bohr.html) hvor han la fram ideen om den åpne verden, det var fem år siden nå. Den nye presidenten i USA hadde iallfall etter valgprogrammet hans å dømme tatt til seg noen av tankene og selv om det ble med ordene for det meste og våpenkappløpet fortsatte for fullt, nå også med hydrogenbomber, var det iallfall blitt åpning for å la andre land få del i uranressursene.

I dette arbeidet hadde sønnen Aage vært til god hjelp, den eneste av barna som hadde gått fysikkens vei. Når han sa opp professoratet sitt skulle Aage overta. Organisasjonsvirksomheten hadde krevet mye i det siste. Fascismen hadde tappet kjerneforskningen i Europa veldig for krefter, og et av mottrekkene var å stifte Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire i København 1952. Da de bestemte seg for å flytte CERN til Genève, tok han i stedet initiativet til å organisere et NORDisk Institut for Theoretisk Atomfysik. Finland hadde nylig meldt seg inn i Nordita. Bak ham var anleggene til den danske atomenergikommisjonen, som han ledet, i ferd med å ta form.

Foran ham lå havet. Havet, som han sto her og betraktet, han, iakttakeren. Det lå der og vasket mot strendene, liksom det hadde gjort for over 3 milliarder år siden, før det fantes noe sansende liv her på Jorda. Men den gangen var det ingen ører som hørte bruset fra bølgene, ingen øyne som så solblinket spille i krusningene, ingen neser som luktet saltdunsten. Og hva er havet uten det?

Han så opp. En måke fløy der oppe. Hvor den hadde fløyet for 10 minutter siden, eller 60, visste den bare selv, og etter bare noen dager ville den ha glemt det helt selv også. På havet hevet det seg en bølge. Straks etter forsvant den igjen. Absolutt ingen visste hvor det hevet seg en bølge for 10 minutter siden, og ingen visste hvor det ville heve seg en bølge om 10 minutter. Han så opp på måken igjen. Ikke ante han hvor den ville befinne seg om ti minutter, men måken visste det godt, for den hadde et rede i klittene og en make som ruget på egg og skulle fores.

Han lukket øynene. Inne i seg hadde han bildet av havet, formet av alle erfaringene hans med det de siste 70 årene, blant annet den harde for 21 år siden da de måtte holde ham fast for at han ikke skulle stupe etter. Men bildet var ikke havet. Ved hjelp av det bløde danske målet sitt eller et annet språk kunne han gi artsfrendene sine bildet sitt av havet. Men pålandsvinden, måken, bølgen, stranden, havet selv kunne han ikke gi dem.

Under føttene hans knaste det i små kalkspatkrystaller. Krystallene var perfekte, d.v.s. så perfekte som det er råd å få noe i denne verden. Han tok opp en krystall. Han visste at vinkelen mellom to av krystallflatene var 73 grader, noen visste til og med at vinkelen var 72,998 grader. Kanskje var den i virkeligheten 72,9980546935948563764776908797638 grader eller kanskje til og med 72,99837597386587606475386540 grader eller 72,998118043560910240975653 grader, men det var det ingen som visste, og ingen ville noen gang heller få vite det.

Det sto en mann på Risø strand. Ikke mange visste hvor denne mannen hadde vært for 10 minutter siden eller 60. Han kunne neppe presist gjøre rede for det selv. Ingen visste hvor han ville være 10 minutter fra nå eller 60, eller ti timer eller en uke. Heller ikke han selv. Foran seg hadde han havet. Bak seg, sitt livsverk.

Inne i denne mannen fantes det følelser, vekket av minner, konferansene i Brussel, Paris, Warszawa, København, rusletur i universitetsparken i grått høstvær, fotografene som jaktet på de to hærførerne i gemyttlig samtale, Princeton, havet, havet som han flyktet over alene i en holk i nattemørket, havet som tok ham som skulle bli den andre Christian Bohr. Følelsene karakteriserte mannen, ingen kunne forstå ham uten dem. På den andre siden fantes det fakta, sammenhenger, konsekvenser, kommisjonen og den nye syklotronen, instituttet, pressen, familien. Ingen kunne forstå ham uten dem. Han tok en beslutning.

Niels Bohr ble født og døde, slik alle livsformer gjør. I hans tilfelle skjedde det henholdsvis 7. oktober 1885 og 18. november 1962. Han arbeidet til det siste, reiste og foreleste i alle deler av verden. Mest om komplementariteten. Erkjennelsen om erkjennbarheten hadde forandret mikrofysikken for alltid, men resten av verden levde visst videre uten å bry seg noe om den. Psykologene og biologene eksperimenterte videre uten å erkjenne virkningene av de eksperimentelle omstendighetene på forsøksobjektene. Politikerne og økonomene forbød, påbød og bevilget, og den glade mann i gata leste aviser og tok beslutninger. Hitler var borte nå, men ennå fantes det absolutte sannheter som mennesker satte inn livet for.

Inne i en slik absolutt sannhet bombarderte Jurij Ter-Oganessian og medarbeiderne J.P.Tretjakov, A.S.Iljinov, A.G.Demin, A.A.Pleve. S.P.Tretjakova, V.M.Plotko, M.P.Ivanov, N.A.Danilov, J.S.Korotkin og Gennadij N. Flerov i 1976 vismut 209 med krom 54-kjerner og fant en spontanfisjonerende aktivitet med halveringstid omtrent 2 millisekunder som de antok var 261-isotopen av grunnstoff 107, siden det sjelden fordamper protoner fra slike unionskjerner.

I 1981 bombarderte Gottfried Münzenberg, Sigurd Hofmann, F.P. Hessberger, Willi Reisdorf, Karl Heinz Schmidt, J.R.H. Schneider, W.F.W. Schneider, Peter Armbruster, C.C. Sahm og B. Thuma ved Gesellschaft für Schwerionenforschung i Darmstadt, Vesttyskland, den samme vismutisotopen med den samme kromisotopen med en kinetisk energi som var nøye beregnet slik at den bare såvidt skulle være nok til å smelte kjernene sammen, en såkalt kaldfusjon. Dermed håpet de å sikre at færrest mulig partikler fordampet fra kjernen, og var i stand til å identifisere 262-isotopen av 107 utfra desintegrasjonene. Produktkjernene ble slått ut av vismutplaten og ført gjennom en elektromagnetisk hastighetsseparator (SHIP) for å skille de mulige 107-kjernene fra andre produkter. Massetallet ble grovbestemt ved hjelp av et flukttidsspektrometer. Detektorer registrerte 5 alfapartikler med energi 10,4 MeV og suksessive alfapartikler som førte til produktene lawrencium 254, fermium og mendelevium 250 og californium 246, med kjente alfaenergier og levetider som kunne observeres. Det ble estimert at tverrsnittet for reaksjonen var omkring 0,0000000002 barn. Til sammenlikning hadde reaksjonen som førte til oppdagelsen av mendelevium i 1955 et tverrsnitt på 0,001 barn, et mål for sannsynligheten av en gitt reaksjon mellom to kjerner.

7. oktober 1985, da hundreårsdagen til Bohr ble feiret i København, var en av punktene på programmet en treveis satellittoverført TV-debatt mellom København, Moskva og Cambridge, Massachusetts i USA for forskjellige kjente og ukjente personer diskuterte nedrustning, en sammenkobling som var den første i sitt slag og en unik opplevelse etter 40 år med kald krig. Mikhail Gorbatsjov hadde blitt leder av Sovjetunionen 11. mars det året, og den åpenhetspolitikken som Bohr la fram i 1950 kunne endelig bli virkelighet i form av glasnost-begrepet til Gorbatsjev. Hva dette til slutt førte til, er kjent for alle.

Darmstadt-gruppen foreslo i 1992 at grunnstoff 107 skulle hete nielsbohrium med kjemisk tegn Ns, til ære for Niels Bohr. I 1997 vedtok den internasjonale kjemiunionen navnet bohrium, med kjemisk tegn Bh, med den begrunnelsen at vi ikke kunne begynne å bruke fornavn i grunnstoffnavnene nå når det bare hadde blitt brukt etternavn siden 1800-tallet.

Bohrium er altå oppkalt etter Niels Bohr, og navnet Bohr er sannsynligvis en form av det nedertyske boer 'bonde', av indoeuropeisk bhuu-, bheu- 'vokse, trives, oppstå, bli, være, bo', som i urnordisk ble til buuwan og norrønt búa 'bo, lage, pynte' og norsk bo, som også er brukt i en mengde sammensetninger. Samme opprinnelse har også norrønt búandi, bóndi 'boende, bonde, husherre, ektefelle', derav norsk bonde og alle sammensetninger med dette. Også det engelske verbet be og den tyske verbformen bin har samme opprinnelse.

Urnordisk buuwan har en substantivform buuwia- som i norrønt ble til býr 'gård, by', og i norsk til by.

En sideform av norrønt býr er br, som i norsk er blitt til bø.

I germansk ble bhuu-formene utvidet til booþoo-, som i norrønt ble búð 'bosted, hytte, telt' og i norsk bod.

I latin ble bhuu-formene til fui 'jeg har vært', som ble brukt i sammensetningen futurum 'fremtid', som er lånt til norsk i forskjellige sammenhenger.

En annen utvikling i latin var verbalendelsene -bam, -bo m.m., som f.eks. ble brukt i probus (fra pro-bhuos) 'god, dyktig, kjekk', som ble lånt til middelnedertysk i verbet prooven og derfra til sent norrønt prófa 'bevise, prøve, undersøke', derav norsk prøve.

I gresk ble bhuu-formene til ord som phyo 'avler', phyma 'vekst' og physis 'natur', som vi har lånt som fysikk og i mange sammensetninger.

En utvidelse av de indoeuropeiske bhuu-formene er bhoo-tlo 'bosted', som i germansk ble til booþla- og i norrønt ble sammenblandet med germansk boola- 'ville dyrs leie' til ból 'bosted, menneskers eller dyrs leie' som i norsk har blitt til bol.

En utvidelse til germansk booþla- er boolia-, som i norrønt ble til bli 'boplass, gård, dyrebol', og norsk bøle. En sammensetning med dette er fingerbøl.

En utvidelse av norrønt bli er hýbli, hýbýli 'hus, hjem', som i norsk er blitt til hybel.

Germansk booþla- ble i middelnedertysk til boodel 'bolig, hus, formue', som er lånt til norsk som bule 'simpelt bevertningssted'.

En annen mulig utvidelse av de indoeuropeiske bhuu-formene er bhou(u)mo- 'det som er vokst, plante, tre', som i germansk ble bauqma-z, senere vestgermansk bauma-, oldsaksisk boom, middelnedertysk boom og derfra lånt til norsk som bom, som også er brukt i sammensetningene bomstille, bomsterk. Buksbom er lånt fra middelnedertysk busboom av samme betydning, mens bomull er lånt fra nedertysk boomwulle.

En tredje utvidelse av de indoeuropeiske bhuu-formene er bhuu-ro-, som i germansk ble buura- og norrønt búr 'kammer, stue, forrådshus', og i norsk bur, som også er brukt i en god del sammensetninger.

En sannsynlig forbindelse med de indoeuropeiske bhuu-formene har germansk bewwu-, urnordisk beggwu-, biggwu-, senere beggwa-, biggwa-, norrønt bygg og norsk bygg 'kornsort'.

Det må antas at de samme indoeuropeiske formene ligger til grunn for germansk bewwian eller buwwian, urnordisk biggwian eller buggwian, norrønt byggja, byggva 'berede, gjøre ferdig, ha tilhold, bo på et sted, bosette seg, bebygge, befolke, oppføre, bygge' som i norsk er blitt til bygge.

En utvidelse av germansk bewwian er bewwiþoo-, som i norrønt ble til bygð 'bosted, grend, nybyggerstrøk' og i norsk til bygd.

GEOLOGI
Det er vanskelig å si om det overhodet dannes noe bohrium i de vanlige grunnstoffdannende prosessene i universet. I denne enden av det periodiske systemet er det nøytoninnfangningsprosessene som dominerer, den langsomme (s-prosessen) og den raske (r-prosessen). Den langsomme, hvor ett og ett nøytron innfanges av gangen, stopper ved fermium 257, for når den opptar et nøytron blir den til fermium 258, som desintegrerer ved spontanfisjon med meget kort halveringstid. Ved r-prosessen opptas store antall nøytroner i en kjerne så å si samtidig, og deretter omdannes den ved utsendelse av flere betapartikler til grunnstoffer med stadig høyere atomnummer. Men også her er det skjær i sjøen, for i området over atomnummer 100 er det mange nuklider som desintegrerer bare med spontanfisjon, og deler kjernen seg, kommer den jo ikke akkurat noe videre oppover i atomnumrene.

Bohrium lages på Jorda idag ved hjelp av tungionkollisjoner i syklotroner, og i plasmaet i stjernenes indre kan atomkjerner gjerne få så stor kinetisk energi at slike prosesser kan finne sted. Men de vil være sjeldne, og siden produktet fort forsvinner igjen kan det vel gjetningsvis anslås at vår galakse til enhver tid vil inneholde mindre enn en million atomer bohrium.

På Jorda selv har det trolig aldri eksistert noe bohrium, ikke før menneskene begynte å produsere det i dette århundret. Det skal flaks til hvis det en eneste gang i dens milliardårgamle historie har kommet inn et tungion i den kosmiske strålingen med tilstrekkelig høy energi og at det har truffet en egnet atomkjerne på en slik måte at det rette produktet har blitt dannet.

Derimot har det i menneskenes verden siden 1981 blitt utført flere eksperimenter hvor det har blitt dannet bohriumatomer. Disse eksperimentene pågår ikke kontinuerlig. Det har gått flere år mellom hvert. Resultatet er ikke mer enn noen få atomer av grunnstoffet, og de vil forsvinne etter få sekunder igjen. Derfor kan det anslås at det til enhver tid er noe under en hundremilliondels sjanse for at det skal eksistere et bohriumatom på Jorda, noe som tilsvarer en jordskorpehyppighet på rundt 1x10-53 % et sted.

KJEMI
Da en ny bohriumisotop, 267, ble oppdaget ved Lawrence Berkeley National Laboratory i USA våren 1999, ved bombardement av berkelium 249 med neon 22, viste det seg at den hadde en halveringstid på ca. 20 sekunder, og det er tilstrekkelig langt til at det er mulig å gjøre kjemiske eksperimenter på den. De første kjemiske eksperimentene med bohrium ble gjort i september, da en gruppe ved universitetet i Bern og Paul Scherrer-instituttet i Sveits bestrålte et berkeliumtarget med en fluks på 2 billioner slike neonkjerner pr. sekund i en måned. Grunnstoffene i gruppe 7 danner flyktige oksyklorider i motsetning til de forurensningene man kunne vente ved eksperimentet, og produktene ble derfor kontinuerlig ført inn i en gasskromatograf (On-Line Gaschemistry Apparatus, OLGA), som kunne måle flyktigheten av produktene, ved hjelp av et gasstransportsystem som ble matet med en blanding av oksygen og hydrogenklorid for å danne det flyktige oksykloridet. Med en fintfølende alfaenergidetektor ble det i løpet av denne måneden identifisert 6 atomer bohrium 267 ved hjelp av de kjente alfaenergiene til denne og datterproduktene 263Db, 259Lr og 255Md.

Oksykloridet, sannsynligvis BhO3Cl, viste seg å være mindre flyktig enn de tilsvarende forbindelsene til rhenium, technetium og mangan, noe som tyder på at de relativistiske hastighetene til elektronene også for bohrium i likhet med seaborgium ikke fører til noen store avvik fra de ventede kjemiske egenskapene i forhold til plasseringen i det periodiske systemet, i motsetning til rutherfordium og dubnium, som man har påvist slike avvik for.

Hvis det noen gang skulle bli mulig å fremstille noen synlige eller mer målbare mengder av bohrium enn noen få atomer, vil det nok vise seg å være et glinsende, reaksjonstregt metall som er ekstremt tungt og har et ekstremt høyt smeltepunkt og kokepunkt. Det viktigste oksydasjonstrinnet vil være +7, og det vil reagere overveiende surt med få kationiske forbindelser, og perbohriumsyre, HBhO4, vil være en sterk syre med full dissosiasjon. Heptafluoridet og heptoksydet vil være flyktige, men ikke så flyktige som de tilsvarende rheniumforbindelsene. Det vil kanskje danne et heptaklorid i motsetning til rhenium på grunn av den større kovalente radien. Det vil kunne lages mange halogenidkomplekser, kanskje også et oktaklorobohriat, BhCl8-. (Fordi bohrat uttales akkurat som borat kan det anbefales å skrive bohriat i stedet, selv om bohrat er mer systematisk riktig i samsvar med rhenat, f.eks.) Det vil være mulig å danne mange forskjellige ioner med metall-metallbinding.

Analyse:

For analyse av bohrium har det hittil bare vært aktuelt å registrere karakteristiske alfapartikkelenergier. For de nevnte kjemiske undersøkelsene ble det brukt sporstoffkjemiske metoder med bærere, rheniumbærere vil vanligvis være det beste valget.

Fremstilling:

Den eneste aktuelle metoden i dag er syklotronbombardement med relativt tunge atomkjerner som prosjektiler. I et plasmakammer ioniserer man f.eks. krom 54-kjerner fullstendig, akselererer dem opp til flere titalls MeV og skyter dem mot et passelig target. Idag brukes mye den såkalte kaldfusjonsteknikken. Jo høyere ladning en atomkjerne har, jo større nøytron/protonforhold trenger den for å holde seg sammen, og en kjerne som er et resultat av en fusjon mellom to lettere kjerner vil derfor ha et lavere nøytron/protonforhold enn det som er det mest stabile for det grunnstoffet. Når et prosjektil skal smeltes sammen med et target i en syklotron må dessuten prosjektilet alltid akselereres til en høy kinetisk energi for å kunne overvinne den elektrostatiske frastøtningen mellom de to kjernene. Den energien som den sammensmeltede resultatkjernen tilføres ved sammenstøtet må avgis igjen, gjerne ved utsendelse av gammastråler, men er overskuddsenergien stor, kaster kjernen oftest også ut en del nøytroner, som hver stikker av med sin ladning kinetisk energi, noe som ikke hjelper på nøytron/protonforholdet. Med kaldfusjon er poenget å redusere denne overskuddsenergien mest mulig, og man akselererer da prosjektilene til nøyaktig en slik energi at de kommer over det som trengs for å overvinne frastøtningen, men ikke mer. På denne måten kan man oppnå at to kjerner smelter sammen uten å avgi mer enn 0 til 1 nøytroner fra resultatkjernen. Tidligere var både 5, 6 og flere nøytroner vanlig.

Eksperimentene som førte til oppdagelsen av bohrium ble gjort ved å beskyte vismut 209 med krom 54-kjerner, med 262-isotopen som resultat, og det kjemiske eksperimentet med berkelium 249 og neon 22, men alle andre råmaterialer hvor protontallet (atomnummeret) til sammen er 107 er også aktuelle, f.eks. uran 238 og fosfor 31, curium 248 og natrium 23 eller californium 252 og fluor 19, som alle gir nøytron/protonforhold som ligger mye nærmere de antatt mest stabile isotopene 273 og 275. Curium- og californiumisotopene kan begge fås i håndterbare mengder fra spesielle forskningsreaktorer som går med høy nøytronfluks over lengre tid.

Demonstrasjonsforsøk:

Ikke lett å gjøre demonstrasjonsforsøk med bohrium, men hvorfor ikke dra på besøk til Darmstadt eller Genève hvor det gjøres tungionforskning, be om omvisning og kikke på syklotroner og diverse. Lettere økonomisk gjennomførbart er det å dra til Blindern eller liknende steder og se på tilsvarende utstyr i noe mindre skala.

En bohriumforbindelse:

Bohriumoksyklorid, bohrium(VII)trioksymonoklorid, molekylær forbindelse med kokepunkt omtrent 180 C, betydelig høyere enn kokepunktene til de tilsvarende rhenium- (75 C) og technetiumforbindelsene (50 C).

BIOLOGI
Ingen biologiske effekter av bohrium kjennes. Men siden alle isotopene er intenst radioaktive og sender ut alfapartikler er det nok ikke noe *lett* stoff å ha med å gjøre, hvis det noengang fremstilles i makroskopiske mengder.

UTNYTTELSE
Noen utnyttelse av bohrium er ikke påtenkt og vil vel heller aldri bli det.

Hovedkilder:

Glenn T Seaborg, Walter D Loveland "The Elements beyond Uranium" Wiley 1990.
http://www1.psi.ch/www_lch_hn/bohrium.html
G. Pfennig, H. Klewe-Nebenius, W. Seelmann-Eggebert "Karlsruher Nuklidkarte" Forschungszentrum Karlsruhe GmbH, 1995.
Universitetslektor dr. philos. Trygve Holtebekk (Asch.konv.leks.5.utg.b.2).
Ray Spangenberg, Diane K Moser "Niels Bohr - Gentle Genius of Denmark" Facts on File, New York 1995.
P Chr Andersen "De olympiske leker gjennom 50 år" Dreyer, Oslo 1945.
Marcelo Alonso, Edward J Finn "Fundamental University Physics" Addison-Wesley 1979.
Niels Bohr "Atomfysikk og menneskelig erkjennelse" Cappelen, Oslo 1967, meget dårlig oversettelse til norsk av Hedvig Wergeland.

:-) LEF