tiltrædelsen af sit nye professorat var Bohr i stand til at indføre den teoretiske fysik i sit hjemland. Før 1916 havde Danmark haft to professorater i fysik, begge med vægt på eksperimentelt arbejde, der ved oprettelsen af Bohrs professorat var besat af Martin Knudsen (Københavns Universitet) og Peter K. Prytz (Polyteknisk Læreanstalt). Fornyelsen stoppede ikke med det nye professorat, for Bohr havde store ambitioner og en veludviklet sans for at realisere dem. Allerede fra han begyndte i professoratet, havde han visioner om at oprette et institut knyttet dertil. Mens Knudsen argumenterede for en udvidelse af fysik-faciliteterne på Læreanstalten, ønskede Bohr et nyt institut ved Københavns Universitet. Ligesom ved oprettelsen af professoratet havde Bohr stærk støtte blandt kollegaer og venner. Han lagde meget arbejde i udformningen af den detaljerede ansøgning til Københavns Universitets matematisk-naturvidenskabelige Fakultet (som det hed dengang), afsendt mindre end et år efter at han var begyndt i professoratet.
Bohrs forslag vandt større gehør end Knudsens, og hermed blev der taget et stort skridt på vejen til at bryde den nære forbindelse mellem universitet og læreanstalt inden for naturvidenskabelig forskning og undervisning, der havde eksisteret siden Ørsteds tid. Den videregående undervisning i fysik skulle således overgå til Bohrs institut, mens den indledende fysikundervisning forblev på Læreanstalten.6
3.3 Niels Bohr forelæser for en forsamling af bl.a. universitetsfolk og politikere med undervisningsminister Jacob Appel i spidsen ved indvielsen af Universitetets Institut for teoretisk Fysik på Blegdamsvej den 3. marts 1921.
Bohrs ansøgning blev med fakultetets anbefaling sendt til Universitetet og derfra videre til Undervisningsministeriet. En anmodning om at få lov til at placere det nye institut i en park ved siden af Læreanstalten blev høflig afvist af Botanisk Have, der disponerede over området. Næste mulighed var den del af den nyanlagte Fælledparken, der ligger langs med Blegdamsvej. Det viste sig besværligt at få gennemført et salg af området fra Københavns Kommune til den danske stat, men efter at en privat indsamling – ledet af Aage Berlème, en af Bohrs skolekammerater fra Gammelholm Skole – havde indbragt det af kommunen krævede beløb, kom sagen på plads. Danske industrivirksomheder bidrog væsentligt til indsamlingen, efter at Berlème og hans komité i en skrivelse anmodede om bidrag til »at skabe et moderne Institut for teoretisk Fysik« med henvisning til, at »al vor Tids tekniske og industrielle, ja hele kulturelle Udvikling foregaar under intimt Samarbejde og Vekselvirkning med Naturvidenskaben«. I skrivelsen henviste Berlème og hans komité endvidere »til det internationale samarbejde, der før Krigen fandt sted indenfor Videnskaben, og til hvis fortsatte Gennemførelse de neutrale Lande nu som Bindeled mellem de øvrige Videnskabsmænd har en Opgave, hvis Betydning ikke maa undervurderes«.7
Bohr lagde selv stor vægt på Danmarks potentielle rolle som foregangsland for international forsoning. Det nye institut blev snart et af de absolut førende centre for teoretisk fysik, hvor specielt yngre forskere fra begge sider i den nyligt afsluttede krig kunne samarbejde uden nogen form for begrænsning. Denne udvikling blev godt hjulpet af de fonde, statslige såvel som private, der ydede økonomisk støtte til instituttet. Rask-Ørsted Fondet, oprettet netop til dette formål efter første verdenskrig med midler fra salget af Dansk Vestindien, bidrog fra første stund med støtte specielt til yngre udenlandske fysikere på midlertidige forskningsophold. Fondet var opkaldt efter Rasmus Rask, der er internationalt anset som grundlæggeren af komparativ filologi, og Hans Christian Ørsted, hvis arbejde og betydning er udførligt behandlet i bind 2. Ifølge videnskabshistorikeren Peter Robertson, der har skrevet om Bohr-instituttets første årti, var Rask-Ørsted Fondet »det første fond etableret i noget land med det primære formål at støtte videnskabsmænd fra andre lande«.8 Støtte til besøgende fra udlandet var også en af de mange institutaktiviteter, der blev støttet af Carlsbergfondet.
I sin tale ved instituttets indvielse den 3. marts 1921 lagde Bohr desuden vægt på et andet formål med det nye institut.9 Trods navnet, Universitetets Institut for teoretisk Fysik, skulle man på det nye sted ikke kun arbejde med teoretiske problemstillinger. Bohr forklarede, at teoretisk fysik repræsenterede en gren af fysikken, hvor teoretikernes spørgsmål til naturen umiddelbart skulle gøres til genstand for eksperimentel bekræftelse. Derfor skulle der på instituttet til enhver tid også være eksperimentalfysikere og eksperimentelt udstyr med direkte tilknytning til den teori, man arbejdede med.
Den første tid
Sammensætningen af det første personale på instituttet bekræftede Bohrs visioner. Trods instituttets begrænsede størrelse, bestod det både af teoretikere og eksperimentalfysikere, af danskere og udlændinge, af etablerede fysikere med fast ansættelse og yngre fysikere, der besøgte instituttet fra et halvt til et par år.
I begyndelsen af 1920’erne havde Bohr etableret sig som en af de fremmeste repræsentanter for teoretisk fysik, og hans institut skulle snart blive betragtet som et veritabelt Mekka inden for sit felt. Bohrs institut delte status med allerede veletablerede teoretiske institutter under Arnold Sommerfeld i München og Max Born i Göttingen. Det var derfor et gennembrud for Bohr, da han i 1922 blev indbudt til at holde en foredragsserie i Göttingen, senere kendt som »Bohr Festspiele«, over sit banebrydende arbejde. Det var ved denne anledning, at Bohr mødte den tyske fysiker Werner Heisenberg for første gang. Den blot 20-årige Heisenberg, der kort forinden var begyndt at studere fysik hos Sommerfeld i München, tillod sig at modsige sin ældre danske kollega under en af hans forelæsninger, hvilket førte til en afklarende spadseretur i den smukke natur omkring Göttingen og blev begyndelsen på et samarbejde, der skulle blive et af de mest frugtbare i det tyvende århundredes fysik.
I november 1922 fik Bohr besked fra Stockholm om, at han ville modtage nobelprisen i fysik for 1922 for sit arbejde inden for atomteorien, mens Albert Einstein samtidig blev hædret med den reserverede fysikpris for 1921.10 Dette var ikke alene et gennembrud for Bohr, men også for nobelinstitutionen, der netop med priserne til Bohr og Einstein viste sin anerkendelse af en del af fysikken, som den tidligere havde stillet sig negativ til. Nobelkomiteen var dog fortsat stærkt i tvivl om værdien af Einsteins relativitetsteori, hvorfor han i stedet blev tildelt prisen for »loven om den fotoelektriske effekt«, som komiteen i øvrigt anså som en empirisk bekræftelse af Bohrs kvanteteori.
3.4 Instituttets første stab. Stående fra venstre: J.C. Jacobsen (DK), Svein Rosseland (Norge), Georg von Hevesy (Ungarn), H.M. Hansen (DK) og Niels Bohr (DK). Siddende fra venstre: James Franck (Tyskland), Hendrik Anthony Kramers (Holland) og Betty Schultz (DK, sekretær).
Samtidig med overrækkelsen af nobel-prisen blev der udført eksperimenter på Bohrs institut for at bekræfte de forudsigelser om det periodiske system, som Bohr havde gjort på baggrund af sin atomteori. Umiddelbart efter tilbagekomsten fra Göttingen i juni havde Bohr læst en rapport i det engelske tidsskrift Nature om nogle eksperimenter, hvoraf de franske fysikere Georges Urbain og Alexandre Dauvillier mente at kunne slutte, at element nummer 72 var en sjælden jordart; det ville dermed ikke være kemisk beslægtet med zirconium, som forudsagt af Bohrs teori. Eftersom det var Bohrs læremester Rutherford, der havde formidlet resultatet til Nature, accepterede Bohr det i første omgang. I slutningen af 1922 viste imidlertid nye røntgenspektroskopiske forsøg, udført ved Bohrs institut af ungareren Georg von Hevesy og hollænderen Dirk Coster, at element 72 faktisk opførte sig som forudsagt af Bohr. Efter at videnskabsmændene i den danske hovedstad var blevet enige om, at elementet skulle opkaldes efter Danmark (danium), annoncerede Nature pga. en misforståelse element 72 som hafnium (København), der er forblevet elementets navn. Ikke desto mindre vakte navngivningen nationale følelser til live både i Frankrig og England, og det tog en rum tid, inden diskussionen stilnede af og navnet blev almindeligt accepteret.
Hevesy, der var Bohrs jævnaldrende og havde arbejdet under Rutherford i Manchester samtidig med Bohr, tilbragte fra marts 1920 seks og et halvt år i København. Her forsøgte han bl.a. at videreudvikle sin radioaktive indikatormetode, som han havde anvendt allerede