Биография Эрнеста Лоуренса, изобретателя циклотрона

Эрнест Лоуренс (8 августа 1901 г. - 27 августа 1958 г.) был американским физиком, который изобрел циклотронустройство, используемое для ускорения заряженных частиц по спирали с помощью магнитного поля. Циклотрон и его преемники были неотъемлемой частью физики высоких энергий. За это изобретение Лоуренс получил Нобелевскую премию по физике 1939 года.

Лоуренс также сыграл важную роль в Манхэттенский проектзакупка большей части изотопа урана, использованного в атомной бомбе, запущенной на ХиросимаЯпония Кроме того, он был известен тем, что выступал за государственное спонсорство крупных исследовательских программ или «Большой науки».

Быстрые факты: Эрнест Лоуренс

Эрнест Лоуренс был старшим сыном Карла и Гунды Лоуренс, которые оба были воспитателями норвежского происхождения. Он вырос вокруг людей, которые стали успешными учеными: его младший брат Джон сотрудничал с он о медицинских применениях циклотрона, а его лучший друг детства Мерл Туве был пионером физик.

Лоуренс учился в средней школе Кантона, затем проучился год в колледже Святого Олафа в Миннесоте, а затем перешел в Университет Южной Дакоты. Там он получил степень бакалавра по химии, окончив ее в 1922 году. Изначально Лоуренс, будучи студентом с отличием, переключился на физику при поддержке Льюиса Экли, декана и профессора физики и химии в университете. Будучи влиятельной фигурой в жизни Лоуренса, картина Дина Экли позже будет висеть на стене Офис Лоуренса, галерея, которая включала известных ученых, таких как Нильс Бор и Эрнест Резерфорд.

Лоуренс получил степень магистра по физике в Университете Миннесоты в 1923 году, затем доктор философии. из Йельского университета в 1925 году. Он оставался в Йельском университете еще три года, сначала в качестве научного сотрудника, а затем доцента, а затем стал доцентом в Калифорнийском университете в Беркли в 1928 году. В 1930 году, в возрасте 29 лет, Лоуренс стал «полным профессором» в Беркли - самым молодым преподавателем, когда-либо занимавшим это звание.

Идея циклотрона возникла у Лоуренса после наведения диаграммы в статье, написанной норвежским инженером Рольфом Уайдроу. В статье Уайдроу описано устройство, которое может производить частицы высокой энергии, «проталкивая» их назад и вперед между двумя линейными электродами. Однако ускорение частиц до достаточно высоких энергий для исследования потребовало бы линейных электродов, которые были бы слишком длинными, чтобы их можно было разместить в лаборатории. Лоуренс понял, что круговойВместо линейного ускоритель может использовать аналогичный метод для ускорения заряженных частиц по спиральной схеме.

Лоуренс разработал циклотрон с некоторыми из его первых аспирантов, включая Нильса Эдлефсена и М. Стэнли Ливингстон. Эдлефсен помог разработать первое доказательство концепции циклотрона: 10-сантиметровое круглое устройство из бронзы, воска и стекла.

Последующие циклотроны были больше и способны ускорять частицы до более высоких и высоких энергий. Циклотрон примерно в 50 раз больше первого был построен в 1946 году. Требовался магнит весом 4000 тонн и здание диаметром около 160 футов и высотой 100 футов.

Во время Второй мировой войны Лоуренс работал над Манхэттенским проектом, помогая разработать атомную бомбу. Атомная бомба требовала «расщепляющегося» изотопа урана, урана-235, и должна была быть отделена от гораздо более распространенного изотопа урана-238. Лоуренс предположил, что они могут быть разделены из-за их небольшой разницы в массе, и разработал рабочие устройства, называемые «калутроны», которые могли бы магнитно разделить два изотопа.

Калутроны Лоуренса использовались для отделения урана-235, который затем очищался другими устройствами. Большая часть урана-235 в атомной бомбе, разрушившей Хиросиму, в Японии, была получена с помощью приборов Лоуренса.

После Второй мировой войны Лоуренс провел кампанию за Большую науку: огромные государственные расходы на крупные научные программы. Он был частью делегации США на Женевской конференции 1958 года, которая была попыткой приостановить испытания атомных бомб. Однако Лоуренс заболел в Женеве и вернулся в Беркли, где и умер месяцем позже, 27 августа 1958 года.

После смерти Лоуренса в его честь были названы Национальная лаборатория Лоуренса Беркли и Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса.

Самым большим вкладом Лоуренса была разработка циклотрона. С его циклотроном Лоуренс произвел элемент, который не встречался в природе, технеций, а также радиоизотопы. Лоуренс также исследовал применение циклотрона в биомедицинских исследованиях; например, циклотрон может производить радиоактивные изотопы, которые можно использовать для лечения рака или в качестве индикаторов для исследований метаболизма.

Позднее циклотронный дизайн вдохновил ускорители частиц, такие как синхротрон, которые были использованы для достижения значительных успехов в физике частиц. Большой адронный коллайдер, который был использован для обнаружения бозон ХиггсаСинхротрон.

• Альварес, Луис В. Эрнест Орландо Лоуренс. (1970): 251-294.”
• Американский Институт Физики. ” Лоуренс и бомба. без обозначения даты
• Бердаль, Роберт М. «Наследие Лоуренса». 10 декабря 2001 г.
• Бирге, Раймонд Т. Вручение Нобелевской премии профессору Эрнесту О. Лоуренс ". Science (1940): 323-329.
• Хильзик, Майкл. Большая наука: Эрнест Лоуренс и изобретение, запустившее военно-промышленный комплекс. Саймон и Шустер, 2016.
• Китс, Джонатон. «Человек, который изобрел« Большую науку », Эрнест Лоуренс.16 июля 2015 г.
• Розенфельд, Кэрри. «Эрнест О. Лоуренс (1901 - 1958) ». без обозначения даты
• Яррис, Линн. «Лаборатория оплакивает смерть Молли Лоуренс, вдовы Эрнеста О. Лоуренс «. 8 января 2003 г.