Forskarnaturer – två av fysikens pionjärer. Om Eva von Bahr-Bergius och Lise Meitner

På en kullfallen trädstam i en snödriva utanför Kungälv, strax efter jul år 1938, satt Lise Meitner (1878-1968), ledande atomfysiker. Bredvid henne systersonen, Otto Robert Frisch, även han en framstående fysiker. Med en pennstump skrev hon på en papperslapp, medan hon diskuterade med sin nevö. När hon räknat färdigt fanns en teori så omvälvande att den skulle förändra förutsättningarna för den framtida forskningen och för den politiska världsordningen. Meitner hade hittat fram till en hypotes om kärnfission, klyvningen av urankärnan. De två hade precis kommit fram till hur en atomklyvningen går till men hur hade de hamnat i Kungälv?

Sveriges första kvinnliga docent i fysik, Eva von Bahr-Bergius (1874-1962) växte upp i en högborgerlig familj som flyttade till Uppsala när fadern, Carl von Bahr, blev häradshövding där. Hon utbildade sig först till skolkökslärare på Fackskolan för huslig ekonomi i Uppsala – för att tillfredsställa sin mor – Elisabeth von Bahr, som var en av initiativtagarna till Fackskolan och engagerad i rösträttsrörelsen. När det saknades lärare undervisade Eva von Bahr-Bergius i teoretiska ämnen på Fackskolan och som kompensation för sin lojalitet begärde hon att få göra ett avslutande studieår på Askov Højskole i Vejen, Danmark. Där följde hon undervisningen i fysik, filosofi och matematik, fick blodad tand, och bestämde sig för att ta studentexamen och inleda universitetsstudier.

År 1908 disputerade hon vid Uppsala universitet på en doktorsavhandling om tryckets inverkan på gasers absorption av infraröda strålar. Samma år utnämndes hon till docent i fysik som den första kvinnan i Sverige. Resultatet av hennes forskning ökade förståelsen av atmosfärens betydelse för jordens uppvärmning. Avhandlingen uppmärksammades internationellt men gav inte tillträde till fortsatt forskning vid universitetet, på grund av att hon var kvinna. Hon undervisade några år på universitetet och uppmanades att markera orättvisan att kvinnor inte kunde bli professorer genom att söka en professur vid Chalmers tekniska läroanstalt, nuvarande Chalmers tekniska högskola. Trots att de sakkunniga påpekade att hennes meriter var bättre än andra sökanden hamnade hon i andra förslagsrummet, eftersom det var otänkbart att utnämna en kvinna. Från år 1910 fick hon endast undervisa som vikarie på Uppsala universitet. Först år 1925 fick kvinnor rätt att inneha högre tjänster vid svenska universitet.

Det som stod till buds för svenska kvinnliga forskare var att söka sig utomlands. Marie Curie tog emot kvinnliga forskare i Paris. Det såg Eva von Bahr-Bergius som en möjlighet men på vägen dit, år 1912, passerade hon universitetet i Berlin, där man kände till hennes avhandling och hon blev väl mottagen. Där godtogs heller inte kvinnliga disputerade forskare men professor Max Planck hade gjort ett undantag beträffande österrikiskan Lise Meitner. Plack och professor Heinrich Rubens vid institutionen för experimentell fysik gjorde ännu ett undantag när de insåg Eva von Bahr-Bergius kapacitet. Lise Meitner och Eva von Bahr-Bergius blev förutom att vara kolleger nära vänner. Forskningsperioden i Berlin blev kort men mynnade ut i forskningsresultatet att vattenångans absorptionsspektrum inte är kontinuerligt, vilket anslöt till Max Plancks kvantteori. När Niels Bohr nio år senare inledde sin Nobelföreläsning om den moderna atomfysikens utveckling nämnde han endast en svensk forskargärning: ”Eva von Bahrs smukke resultat”.

Våren 1914 tillbringade Eva von Bahr-Bergius i Uppsala och deltog i projekt på distans. Planen var att fortsätta arbetet i Berlin till hösten men första världskrigets utbrott ändrade förutsättningarna. De flesta fysiker vid institutionen i Berlin blev skickade till fronten som specialister på röntgen. Hennes ställningstagande för ententens sida i kriget gjorde det också omöjligt för henne att återvända till universitetet i Berlin.

Arvet efter föräldrarna hade gjort Eva von Bahr-Bergius ekonomiskt oberoende. En tjänst som lärare i matematik, fysik och kemi vid Brunnsviks folkhögskola ändrade hennes professionella inriktning. Fast besluten att ägna sitt liv åt Brunnsvik och pedagogik lät hon bygga ett eget hus på orten. Hon misslyckades med att lära poeten Dan Andersson matematik men han blev hennes nära vän.

År 1917 gifte sig Eva von Bahr-Bergius med den karismatiske läraren och författaren Niklas Bergius. Han var konverterad katolik sedan 1900 och hade varit jesuit några år, men hade lämnat orden 1908, och samtidigt kommit på kant med katolska kyrkan. Han försonades dock med denna efter en vistelse i Köpenhamn 1918, och blev sedan en engagerad katolik. På Brunnsvik kallades han “den katolske Sokrates”. Hon var i sin ungdom övertygad ateist men under en vistelse i Danmark 1918 uppsökte hon tillsammans med Niklas Bergius en katolsk kyrka i grannskapet. Den kontakten ledde till att hon 1933 konverterade till katolicismen. Hon publicerade boken Min väg tillbaka till kristendom1933 och Efterskrift, 1934. För att vara nära den katolska församlingen i Göteborg flyttade paret till Kungälv i slutet av 1920-talet. Där blev Eva von Bahr-Bergius engagerad i planerna på att starta en nordisk folkhögskola i Brunnsvik.

Tysklands annektering av Österrike 1938 fick Eva von Bahr-Bergius att inse att hennes österrikiska väninna Lise Meitner, på grund av sin judiska börd, befann sig i farozonen. Hon lyckades samla ett antal personer som med bland annat ekonomiskt stöd från Nobelkommitténs fysiska prisgrupps särskilda fond såg till att Meitner fick ett inresetillstånd till Sverige, hösten 1938. Det var på besök hos familjen von Bahr-Bergius som Meitner och hennes systerson Otto Robert Frisch julafton 1938 formulerade teorin om kärnklyvningen, fissionen.

Under andra världskriget engagerade sig Eva von Bahr-Bergius i hjälparbete till Finland och Norge. När maken avled 1947, skänkte hon villan som paret byggt till Nordiska folkhögskolan i Kungälv, vilken grundades samma år. Eva von Bahr-Bergius flyttade till Uppsala där hon främst kom att ägna sig åt den katolska församlingen. Meitner förebrådde sin väninna Eva för att hon svek vetenskapen och kvinnofrigörelsen genom flykten från universitetsvärlden. Men Eva von Bahr-Bergius stod fast vid sitt val och hon blev liksom sin väninna dubbelt utanför, när hon upptogs i den katolska kyrkan. Det är lätt att se paralleller till många liknande akademiska kvinnoöden i denna tid. Detta påminner om en annan personlighet som satt ett stort avtryck i historien, Edith Stein, som arbetade i samma akademiska motvind.

Eva von Bahr-Bergius skriver i Min väg tillbaka till kristendom, 1933: ”Vi svenskar tro gärna, att här i Sverige alltid rått större tolerans och religionsfrihet än i andra länder. Det blir därför en smärtsam missräkning för var och en, som närmare tar reda på förhållandena, att finna, att detta så långt ifrån är fallet, att vi tvärtom i detta avseende befinna oss bland de sista i raden.”

Marie Ekelund skriver i sin uppsats, Konsten att komma ut som katolik En studie i rationaliseringen av den icke-rationella längtan efter Gud i Eva von Bahr-Bergius konversionsberättelse, 2007, att det var något i hennes personlighet som sökte det utmanande och obekväma, jag skulle vilja påstå att det är så en forskarnatur funderar och fungerar. Marie Ekelund skriver:

”Eva von Bahr-Bergius ger intryck av att vara en person som inte backar för utmaningar. Hon var en kvinnlig pionjär i universitetsvärlden: hon var den första kvinnan i Sverige som disputerade i fysik, och den första kvinnliga docenten i fysik vid Uppsala universitet. […]

Att välja en sådan miljö, att gå mot normalitetsströmmen, i början av sin yrkeskarriär, borde ha förberett henne väl för att två decennier senare träda ut i offentligheten som konverterad katolik, med all minoritetstillvaro det borde innebära. Det verkar dock som det var något av en läggning hos henne att söka det utmanande och obekväma. […]

Den svenska fysikern Eva von Bahr-Bergius (1874-1962) konverterade till katolicismen 1930. Vid den tiden fanns en stark misstro mot det katolska i Sverige, och katolikerna var fortfarande kringskurna av begränsande lagar. Ändå valde hon – i likhet med flera andra – att skriva och publicera berättelsen om sin konversion i de två skrifterna Min väg tillbaka till kristendomen (1933), och Efterskrift till Min väg tillbaka till kristendomen (1934). Berättelsen fokuserar på att ge rationella förklaringar till konversionen, istället för att helt enkelt lägga ansvaret på Gud. Denna uppsats vill försöka förstå dels varför hon valde att offentliggöra sin katolicism, dels vad rationaliseringarna handlar om. Genom en jämförelse mellan de båda texterna konstateras att publiceringen fungerar som en befriande komma-ut-process. Genom att sätta berättelsen i en samtida religiös kontext, kan rationaliseringarna förstås som ett svar mot omgivningens förväntningar på rationalitet, och gör så den till synes obegripliga konversionen möjlig att genomföra. Detta då själva orsaken till konversionen – den ickerationella längtan efter Gud – inte kan godtas som en acceptabel förklaring i samtiden.”

Efter att ha avslutat sin doktorandforskning 1905 blev Meitner den andra kvinnan från universitetet i Wien som fick doktorsexamen i fysik. Hon tillbringade större delen av sin vetenskapliga karriär i Berlin, Tyskland, där hon var fysikprofessor och avdelningschef vid Kaiser Wilhelm-institutet. Hon var den första kvinnan som blev professor i fysik i Tyskland. Hon förlorade dessa positioner på 1930-talet på grund av de antijudiska lagarna i Nazitystkland, hösten 1938 flydde hon till Sverige, där hon bodde i många år och slutligen blev svensk medborgare. I mitten av 1938 fann Meitner, i samarbete med kemisterna Otto Hahn och Fritz Strassmann, vid Kaiser Wilhelm-institutet, att bombardering av torium med neutroner producerade olika isotoper. Hahn och Strassmann visade senare under året att isotoper av barium kunde bildas genom bombardemang av uran. I slutet av december utarbetade Meitner och Frisch detaljerna kring en sådan splittringsprocess. I sin rapport i februarinumret av Nature 1939 gav de den namnet ”fission”. Denna princip ledde till utvecklingen av den första atombomben under andra världskriget, kärnraktorer och förlängningen dagens kärnkraftverk.

I ett brev skrev Hahn till Meitner och informerade henne om att radiumisotoperna betedde sig kemiskt som barium. Hahn och Strassmann var angelägna om att bli klara före juluppehållet och lämnade in sina slutsatser till Naturwissenschaften, utan att vänta på att Meitners svar. Hahn avslutade papperet med: ”Som kemister … vi bör ersätta symbolerna Ba, La, Ce för Ra, Ac, Th. Som ”kärnkemister” ganska nära fysiken kan vi ännu inte förmå oss att ta detta steg som motsäger all tidigare erfarenhet inom fysiken.”

Frisch firade normalt jul med Meitner i Berlin, men 1938 accepterade hon en inbjudan från Eva von Bahr att tillbringa den med hennes familj i Kungälv, Meitner bad Frisch att följa med henne dit. Meitner fick brevet från Hahn som beskrev hans kemiska bevis på att en del av produkten från bombardemanget av uran med neutroner var barium. Barium hade en atommassa 40% mindre än uran, och inga tidigare kända metoder för radioaktivt sönderfall kunde stå för en så stor skillnad i kärnans massa. Ändå hade hon omedelbart skrivit tillbaka till Hahn för att säga: ”För närvarande verkar antagandet om ett sådant grundligt uppbrott mycket svårt för mig, men inom kärnfysik har vi upplevt så många överraskningar att man inte villkorslöst kan säga: ’Det är omöjligt.’

Frisch: Var det ett misstag? Nej, sa Meitner. Hahn var en för bra kemist för det. Men hur kunde barium bildas av uran? Inga större fragment än protoner eller heliumkärnor (alfapartiklar) hade någonsin flisats bort från kärnor, och för att chippa bort ett stort antal var inte tillräckligt med energi tillgänglig. Det var inte heller möjligt att urankärnan kunde ha klyvts tvärs över. En kärna var inte som ett sprött fast ämne som kan klyvas eller brytas; George Gamow hade föreslagit tidigt, och Bohr hade gett goda argument för att en kärna var mycket mer som en vätskedroppe. Kanske kan en droppe dela sig i två mindre droppar på ett mer gradvis sätt, genom att först bli långsträckt, sedan trång och slutligen rivas snarare än brytas i två? Vi visste att det fanns starka krafter som skulle motstå en sådan process, precis som ytspänningen hos en vanlig vätskedroppe tenderar att motstå dess uppdelning i två mindre. Men kärnor skilde sig från vanliga droppar på ett viktigt sätt: de var elektriskt laddade, och det var känt för att motverka ytspänningen.

Otto Robert Frisch skriver: ”Då satte vi oss båda på en trädstam (all den diskussionen hade ägt rum medan vi gick genom skogen i snön, jag med skidorna på, Lise Meitner gjorde gott för sitt påstående att hon kunde gå lika fort utan) och började räkna på papperslappar. Laddningen av en urankärna, fann vi, var verkligen tillräckligt stor för att övervinna effekten av ytspänningen nästan helt; Så urankärnan kan verkligen likna en mycket vacklande instabil droppe, redo att dela sig vid minsta provokation, såsom effekten av en enda neutron.

Men det fanns ett annat problem. Efter separationen skulle de två dropparna drivas isär av deras ömsesidiga elektriska avstötning och skulle förvärva hög hastighet och därmed en mycket stor energi, cirka 200 MeV totalt; Var kan den energin komma ifrån? Lyckligtvis kom Lise Meitner ihåg den empiriska formeln för beräkning av massorna av kärnor och utarbetade att de två kärnorna som bildades genom uppdelningen av en urankärna tillsammans skulle vara lättare än den ursprungliga urankärnan med ungefär en femtedel av en protons massa. Nu när massan försvinner skapas energi enligt Einsteins formel mc2, och en femtedel av en protonmassa motsvarade bara 200 MeV. Så här var källan till den energin; allt passade!”

Den 14 januari 1939 fick Meitner veta att hennes svåger Jutz hade släppts från Dachau och han och hennes syster Gusti fick emigrera till Sverige. Jutz chef, Gottfried Bermann hade flytt till Sverige, och erbjöd Jutz sitt gamla jobb tillbaka på förlaget om han kunde komma. Niels Bohr ingrep med en svensk tjänsteman, justitieråd Alexandersson, som sa att Jutz skulle få arbetstillstånd vid ankomsten till Sverige. Han arbetade där tills han pensionerades 1948 och flyttade sedan till Cambridge för att gå med i Otto Robert Frisch. Hennes syster Gisela och svåger Karl Lion flyttade till England, Meitner övervägde också att flytta till Storbritannien. Hon besökte Cambridge i juli 1939 och accepterade ett erbjudande om en tjänst på ett treårigt kontrakt men p.g. a. andra världskriget bröt ut i september 1939 innan hon kunde flytta.

I Sverige fortsatte Meitner sin forskning så gott hon kunde. Hon mätte neutrontvärsnitten av av torium, bly och uran med hjälp av dysprosium som neutrondetektor, en analysteknik som George de Hevesy och Hilde Levi var pionjärer för. Hon kunde ordna för Hedwig Kohn, som stod inför utvisning till Polen, att komma till Sverige och så småningom emigrera till USA. Hon lyckades inte få ut Stefen Meyer, men han lyckades trots allt överleva kriget. Lise Meitner avböjde ett erbjudande att gå med i det så kallade ”Manhattanprojektet” grundat för att utveckla atombomben. Hon förklarade ”Jag kommer inte att ha något att göra med en bomb!”

Hon sa senare att atombombningen av Hiroshima och Nagasaki hade kommit som en överraskning för henne, och att hon var ”ledsen att bomben uppfunnits”. Efter kriget erkände Meitner sitt eget moraliska misslyckande med att stanna i Tyskland från 1933 till 1938. Hon skrev: ”Det var inte bara dumt utan väldigt fel att jag inte lämnade genast.” Hon ångrade inte bara sin passivitet under denna period, hon var också bittert kritisk mot Hahn, Max von Laue, och andra tyska forskare.

Den 6 och 9 augusti 1945 fälldes atombomberna över Hiroshima och Nagasaki. Dessa bomber var en chock för hela världen. Lise Meitner, som befann sig i Dalarna på semester, blev eftersökt av pressen. Från USA kom en begäran om att Mrs. Eleanor Roosevelt skulle få göra en radiointervju med henne. Den gjordes från en studio i Leksand och det var första gången som en sådan genomfördes med länk över Atlanten.

Den 15 november 1945 tillkännagavs att Hahn hade tilldelats 1944 års Nobelpris i kemi ”för hans upptäckt av fission av tunga atomkärnor”. Ett stort antal fysiker och historiker, som dokumenterat upptäckten av kärnklyvning, menade dock att Meitner rimligen borde ha fått dela Nobelpriset med Hahn. Man ansåg att hennes hypotes var briljant och så djärv att Hahn utan Meitners analys, vid denna tidpunkt, svårligen skulle ha nått fram till sin tolkning av experimenten. Även om hon inte var på plats för de slutliga experimenten var det Meitner som hade startat projektet, samlat teamet, arbetat på det i nästan fyra år och slutligen tolkat resultaten. Hahn förnekade efter att han fått Nobelpriset att Meitner skulle ha varit en viktig del av upptäckten. Flera forskare och journalister har kallat hennes uteslutning ”orättvis”. Enligt Nobelprisarkivet nominerades hon 19 gånger till Nobelpriset i kemi mellan 1924 och 1948 och 30 gånger till Nobelpriset i fysik mellan 1937 och 1967. Lise Meitners arkiv förvaras numera i Cambridge.

För hennes vänner i Sverige var Siegbahns obstruktion av Meitners Nobelpris droppen, och de bestämde sig för att ge henne en bättre position. År 1947 flyttade Meitner till KTH i Stockholm där Gudmund Borelius vid tiden höll på och etablerade en ny anläggning för atomforskning. Det hade funnits knapphändig kärnfysikforskning i Sverige, vilket skylldes på Siegbahns brist på stöd för Meitners arbete, och nu verkade sådan kunskap avgörande för Sveriges framtid. På KTH hade Meitner tre rum, två assistenter och tillgång till tekniker. Avsikten var att Meitner skulle ha lön och titel som en ”forskningsprofessor” – en utan undervisningsuppgifter.

Lise Meitner blev naturligtvis besviken över att inte få ett Nobelpris, men svårare för henne var att hantera rapporterna från koncentrationslägren och tyskt agerande under andra världskriget samt de förödande resultaten av atombomberna i Hiroshima och Nagasaki. Statsminister Tage Erlander hörde till dem som reagerade på Nobelkommitténs orättvisa behandling av Lise Meitner. När den av honom inrättade Atomkommittén beslutade att tilldela henne en professur och ett laboratorium vid KTH kunde hon lämna Manne Siegbahns institut. Hon blev rådgivare till projektet att bygga Sveriges första underjordiska reaktor och deltog som vetenskaplig expert i det statliga atomenergiprogrammet. När Tage Erlander erbjöd henne ett svenskt medborgarskap och försäkrade att hon även skulle kunna behålla det österrikiska tackade hon ja 1949. Under det närmaste decenniet blev hon en flitig föreläsare på båda sidor om Atlanten och fick en rad prestigefyllda priser och belöningar. Hon pensionerades från tjänsten på KTH 1953.

Lise Meitner blev 1955 utsedd till Foreign Member of The Royal Society i England och hon flyttade 1960 till Cambridge där hennes systerson Otto Robert Frisch var professor vid Trinity College och Cavendish Laboratory.

Källor:

Kjell Blückert 2#/2013 Signum.

Marie Ekelund, Konsten att komma ut som katolik. En studie i rationaliseringen av den icke-rationella längtan efter Gud i Eva von Bahr-Bergius konversionsberättelse. C-uppsats Vårteminen 2007 Institutionen för idé- och lärdomshistoria Uppsala universitet

Svenskt kvinnobiografiskt lexikon, Hedvig Hedqvist, Publicerat 2018-03-08.
Eva Vilhelmina Julia von Bahr-Bergius, www.skbl.se/sv/artikel/EvaVilhelminaJuliavonBahr, Svenskt kvinnobiografiskt lexikon (artikel av Hedvig Hedqvist), hämtad 2023-06-11.

Otto Frisch, What Little I Remember. 1979, Cambridge University Press.

https://en.wikipedia.org/wiki/Lise_Meitner
https://en.wikipedia.org/wiki/Otto_Hahn