Biografia Ernesta Lawrence'a, wynalazcy cyklotronu

Ernest Lawrence (8 sierpnia 1901– 27 sierpnia 1958) był amerykańskim fizykiem, który wynalazł cyklotron, urządzenie służące do przyspieszania naładowanych cząstek w układzie spiralnym za pomocą pola magnetycznego. Cyklotron i jego następcy są integralną częścią dziedziny fizyki wysokich energii. Lawrence otrzymał nagrodę Nobla z fizyki z 1939 roku za ten wynalazek.

Lawrence odegrał także istotną rolę w Projekt Manhattan, zdobywając większość izotopu uranu użytego w wystrzelonej bombie atomowej Hiroszima, Japonia. Ponadto był znany z popierania rządowego sponsorowania dużych programów badawczych lub „Big Science”.

Najważniejsze fakty: Ernest Lawrence

Ernest Lawrence był najstarszym synem Carla i Gundy Lawrence, którzy byli wychowawcami norweskiego pochodzenia. Dorastał wśród ludzi, którzy odnieśli sukces jako naukowcy: jego młodszy brat John współpracował na temat zastosowań cyklotronu w medycynie, a jego najlepszy przyjaciel z dzieciństwa Merle Tuve był pionierem fizyk.

Lawrence uczęszczał do Canton High School, następnie studiował przez rok w Saint Olaf College w Minnesocie, po czym przeniósł się na University of South Dakota. Tam uzyskał tytuł licencjata z chemii, który ukończył w 1922 r. Początkowo uczony, Lawrence, przeniósł się do fizyki z pomocą Lewisa Akeleya, dziekana i profesora fizyki i chemii na uniwersytecie. Jako dzieło wpływowe w życiu Lawrence'a, zdjęcie Deana Akeleya powiesiłoby później na ścianie Biuro Lawrence'a, galeria obejmująca wybitnych naukowców, takich jak Niels Bohr i Ernest Rutherford.

Lawrence uzyskał tytuł magistra fizyki na University of Minnesota w 1923 r., A następnie doktorat z Yale w 1925 r. Pozostał w Yale jeszcze przez trzy lata, najpierw jako pracownik naukowy, a później profesor nadzwyczajny, zanim został profesorem nadzwyczajnym na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley w 1928 roku. W 1930 roku, w wieku 29 lat, Lawrence został „profesorem zwyczajnym” w Berkeley - najmłodszym jak dotąd członkiem wydziału posiadającym ten tytuł.

Lawrence wpadł na pomysł cyklotronu po przejrzeniu schematu w artykule napisanym przez norweskiego inżyniera Rolfa Wideroe. W artykule Wideroe opisano urządzenie, które może wytwarzać cząstki wysokoenergetyczne poprzez „pchanie” ich tam iz powrotem między dwiema elektrodami liniowymi. Jednak przyspieszenie cząstek do wystarczająco wysokich energii do badań wymagałoby elektrod liniowych, które były zbyt długie, aby pomieścić je w laboratorium. Lawrence zdał sobie sprawę, że a okólnik, zamiast liniowego, akcelerator mógłby zastosować podobną metodę do przyspieszenia naładowanych cząstek w układzie spiralnym.

Lawrence opracował cyklotron wraz z kilkoma pierwszymi doktorantami, w tym Nielsem Edlefsenem i M. Stanley Livingston. Edlefsen pomógł opracować pierwszy dowód koncepcji cyklotronu: 10-centymetrowe, okrągłe urządzenie wykonane z brązu, wosku i szkła.

Kolejne cyklotrony były większe i zdolne do przyspieszania cząstek do coraz wyższych energii. Cyklotron około 50 razy większy niż pierwszy został ukończony w 1946 roku. Wymagało to magnesu o wadze 4000 ton i budynku o średnicy około 160 stóp i wysokości 100 stóp.

Podczas II wojny światowej Lawrence pracował nad projektem Manhattan, pomagając w rozwoju bomby atomowej. Bomba atomowa wymagała „rozszczepialnego” izotopu uranu, uranu-235, i musiała zostać oddzielona od znacznie liczniejszego izotopu uranu-238. Lawrence zaproponował, że oba mogą być rozdzielone ze względu na ich małą różnicę masy, i opracował działające urządzenia zwane „calutronami”, które mogą rozdzielać oba izotopy elektromagnetycznie.

Calutrony Lawrence'a zostały użyte do oddzielenia uranu-235, który został następnie oczyszczony przez inne urządzenia. Większość uranu-235 w bombie atomowej, która zniszczyła Hiroszimę, w Japonii, uzyskano przy użyciu urządzeń Lawrence'a.

Po II wojnie światowej Lawrence prowadził kampanię na rzecz Big Science: ogromne wydatki rządowe na duże programy naukowe. Był członkiem delegacji USA podczas konferencji genewskiej w 1958 r., Która była próbą zawieszenia testów bomb atomowych. Jednak Lawrence zachorował podczas pobytu w Genewie i wrócił do Berkeley, gdzie zmarł miesiąc później 27 sierpnia 1958 r.

Po śmierci Lawrence'a na jego cześć nazwano Lawrence Berkeley National Laboratory i Lawrence Livermore National Laboratory.

Największym wkładem Lawrence'a był rozwój cyklotronu. Dzięki cyklotronowi Lawrence wytworzył pierwiastek, który nie występował w naturze, technetu, a także radioizotopów. Lawrence zbadał także zastosowania cyklotronu w badaniach biomedycznych; na przykład cyklotron może wytwarzać izotopy promieniotwórcze, które mogą być stosowane w leczeniu raka lub jako wskaźniki do badań metabolizmu.

Projekt cyklotronu zainspirował później akceleratory cząstek, takie jak synchrotron, które zostały wykorzystane do znacznych postępów w fizyce cząstek. Wielki Zderzacz Hadronów, który został wykorzystany do odkrycia bozon Higgsa, jest synchrotronem.

• Alvarez, Luis W. „Ernest Orlando Lawrence. (1970): 251-294.”
• Amerykański Instytut Fizyki. ” Lawrence i bomba. n.d.
• Berdahl, Robert M. „Dziedzictwo Lawrence'a”. 10 grudnia 2001 r.
• Birge, Raymond T. „Prezentacja Nagrody Nobla profesorowi Ernestowi O. Lawrence. "Science (1940): 323-329.
• Hiltzik, Michael. Wielka nauka: Ernest Lawrence i wynalazek, który uruchomił kompleks wojskowo-przemysłowy. Simon & Schuster, 2016.
• Keats, Jonathon. „Człowiek, który wynalazł„ Big Science ”, Ernest Lawrence.”16 lipca 2015 r.
• Rosenfeld, Carrie. „Ernest O. Lawrence (1901–1958). ” n.d.
• Yarris, Lynn. „Lab opłakuje śmierć Molly Lawrence, wdowy po Ernest O. Lawrence. ” 8 stycznia 2003 r.