Den norske professoren mente det skulle være mulig å skyte ut et prosjektil ved hjelp av elektromagnetisme i stedet for krutt. I arbeidet med dette støtte han på mange problemer, blant annet at det oppsto kortslutninger som var synlige som lysbuer, som trakk seg ut i en vifte på grunn av kanonens elektriske spoler.

Birkeland mente han fant løsningen på dette, og hadde allerede i 1901 søkt patent på en framgangsmåte for å unngå lysbuer ved brytning av sterkstrømkretser. I arbeidet hadde han også lagt merke til at det luktet nitrogenoksid når det inntraff kortslutninger.

Et skjebnens møte fredag den 13. februar 1903.

Fredag den 13. februar var Kristian Birkeland invitert til middag hos statsråd Gunnar Knudsen i Ullevaalsveien i Kristiania. Dit kom også ingeniør Sam Eyde. Ved bordet sitter han ved siden av vertens datter; Lulli Knudsen. På hennes andre side sitter Eyde. Her ved bordet møtes Eyde og Birkeland for første gang.

Eyde er den som mest detaljert har forsøkt å gjenskape samtalen som oppsto. Birkeland skal ha spurt hva Eyde holdt på med, og han fortalte da om sine studier av kvælstoff, men også om vannkraftrettigheter som han hadde fått hånd om.

«Men det som jeg mest av alt nå ønsker meg, er den kraftigste elektriske utladningen som kan skaffes på jorden», skal han ha lagt til. Til dette skal Birkeland ha svart: «Det kan jeg skaffe Dem, Herr Eyde».

I en tale et par år seinere sa Birkeland at han anså det som en skjebne at han og Eyde ble brakt sammen denne kvelden, bare tre-fire dager etter at han for første gang hadde observert den flate flammeskiven.

Her var ingen tid å tape

I løpet av middagen hos statsråd Knudsen kom Birkeland og Eyde så langt i å diskutere seg fram til en ny metode for å binde kvælstoffet i luften at de gjorde avtale om å møtes igjen – neste dag. Tempoet var i alle fall typisk for Eyde.

Fire dager seinere underskrev de en avtale, og noen dager seinere en overenskomst om sammen å søke patent på en «fremstillingsmaade eller fremgangsmaade» som Birkeland hadde oppfunnet. Både dette og flere seinere patenter kom imidlertid til å bli gitt i Birkelands navn. Eyde var, kan hende, i denne fasen mest opptatt av at rettigheter ble sikret, og at arbeidet kom i gang.

Den 20. februar leverte Birkeland inn en søknad om patent for «Fremgangsmåte til ved hjelp av flate elektriske funker å fremstille nitratforbindelser av luft og andre gassblandinger». Denne regnes for ettertiden som Patent nr 1 i Norsk Hydro.

Et apparat for kvælstofforbindelser

I dette patentet er lysbuens spesielle egenskaper ytterligere klarlagt. Tempoet i arbeidet og den detaljerte beskrivelsen gir en klar indikasjon på at Birkeland allerede før møtet med Eyde hadde tilegnet seg betydelige kunnskaper på dette området.

Det skulle ta noe tid før innholdet i samarbeidet mellom de to ble alminnelig kjent. Detaljer var de lenge tilbakeholdne med å gi.

Lysbueskiven Lysbueskiven som brukes i den patenterte prosessen.
 Brikkene i det som nå var i ferd med å skje, begynte å falle på plass da man i Norsk Patentblad (i 1904) kunne lese at professor Kristian Birkeland hadde ervervet et patent «paa apparater til fremstilling av Kvælstofforbindelse ved oksydasjon af luftens kvælstof ved hjælp at en elektrisk lysbueflade, karakteriseret ved en ligeledes patenteret fremgangsmaade til frembringelse af elektrisk Lysbueskive med stor overflade og optagende stor energi og strømstyrke».

Sam Eydes store dag

Ikke bare professor Birkeland kom til å se på middagen hos statsråd Knudsen som et skjebnens sammentreff. Sam Eyde husket alltid datoen – med blomster til sin borddame, Lulli Knudsen. Ti år seinere giftet han seg med Elida Simonsen – den 13. februar 1913.

I ettertiden har det vært vanlig å tro at en demonstrasjon Birkeland holdt av den elektriske kanonen i Universitetets gamle festsal, virkelig ga Eyde ideen til å utnytte lysbuen til å ekstrahere luftens kvælstoff. I memoarverket «Mitt liv og mitt livsverk» (1939) skriver Eyde at Birkeland holdt en demonstrasjon den 6. februar 1903, som endte med en veritabel kortslutning. Men denne demonstrasjonen ble holdt fire uker seinere, den 6. mars 1903.

Dagen etter, den 7. mars skriver Morgenbladet i sitt referat: «Ved det Skud som affyredes igaar med et 10 kg's Prosjektil, gikk det forsaavidt mindre heldig, som der under Skuddløsningen blev afbrendt  nogle Ledninger og Kanonen herved blev gjort ubrugbar. Efter hva professoren udtalte, vilde det kune tage en halv Time at reparere den».