Životopis Ernesta Lawrence, vynálezcu cyklotrónu

Ernest Lawrence (8. augusta 1901 - 27. augusta 1958) bol americký fyzik, ktorý vynašiel cyklotrón, zariadenie používané na urýchlenie nabitých častíc v špirálovom vzore pomocou magnetického poľa. Cyklotrón a jeho nástupcovia sú neoddeliteľnou súčasťou oblasti vysokoenergetickej fyziky. Za tento vynález získala Lawrence Nobelovu cenu za fyziku z roku 1939.

Lawrence tiež zohral dôležitú úlohu v EÚ Manhattanský projekt, obstarávajúc veľkú časť izotopu uránu použitého v atómovej bombe vypustenej dňa Hirošima, Japonsko. Okrem toho bol pozoruhodný obhajovaním vládneho sponzorstva veľkých výskumných programov alebo „veľkej vedy“.

Rýchle fakty: Ernest Lawrence

Ernest Lawrence bol najstarším synom Carla a Gunda Lawrence, ktorí boli obaja vychovávatelia nórskeho pôvodu. Vyrastal okolo ľudí, ktorí sa stali úspešnými vedcami: spolupracoval s ním jeho mladší brat John o lekárskych aplikáciách cyklotrónu a jeho najlepší priateľ z detstva Merle Tuve bol priekopníkom fyzik.

Lawrence navštevoval kantónovú strednú školu, potom rok študoval na Saint Olaf College v Minnesote a potom sa presunul na University of South Dakota. Tam získal bakalársky titul v odbore chémia, ktorý ukončil v roku 1922. Lawrence, pôvodne vynikajúci študent, prešiel na fyziku s povzbudením dekana Lewisa Akeleyho, profesora fyziky a chémie na univerzite. Ako vplyvná postava v Lawrencovom živote sa obraz Deana Akeleyho neskôr zavesil na stenu Lawrenceova kancelária, galéria, do ktorej boli zahrnutí významní vedci ako Niels Bohr a Ernest Rutherford.

Lawrence získal magisterský titul z fyziky na University of Minnesota v roku 1923, potom Ph. D. z Yale v roku 1925. V Yale zostal ďalšie tri roky, najskôr ako vedecký pracovník a neskôr pomocný profesor, predtým, ako sa stal docentom na Kalifornskej univerzite v Berkeley v roku 1928. V roku 1930, vo veku 29 rokov, sa Lawrence stal „plným profesorom“ v Berkeley - najmladším členom fakulty, ktorý tento titul získal.

Lawrence prišiel s myšlienkou cyklotrónu po prerezaní diagramu v dokumente, ktorý napísal nórsky inžinier Rolf Wideroe. Wideroeov papier opísal zariadenie, ktoré by mohlo produkovať vysokoenergetické častice ich „tlačením“ tam a späť medzi dvoma lineárnymi elektródami. Urýchlenie častíc na dostatok energie na štúdium by si však vyžadovalo lineárne elektródy, ktoré boli príliš dlhé na to, aby v laboratóriu obsahovali. Lawrence si uvedomil, že a kruhovýskôr ako lineárny urýchľovač by mohol použiť podobný spôsob na urýchlenie nabitých častíc v špirálovom vzore.

Lawrence vyvinul cyklotrón s niektorými z jeho prvých postgraduálnych študentov vrátane Nielsa Edlefsena a M. Stanley Livingston. Spoločnosť Edlefsen pomohla vyvinúť prvý dôkaz koncepcie cyklotrónu: 10-centimetrové kruhové zariadenie z bronzu, vosku a skla.

Následné cyklotróny boli väčšie a schopné urýchliť častice na vyššie a vyššie energie. Cyklotrón zhruba 50krát väčší ako prvý bol dokončený v roku 1946. Vyžaduje magnet, ktorý vážil 4 000 ton, a budovu, ktorá mala priemer asi 160 stôp a výšku 100 stôp.

Počas druhej svetovej vojny pracoval Lawrence na projekte Manhattan a pomohol vyvinúť atómovú bombu. Atómová bomba vyžadovala „štiepiteľný“ izotop uránu, uránu 235, a bolo potrebné ho oddeliť od oveľa hojnejšieho izotopu uránu 238. Lawrence navrhol, aby sa tieto dve látky mohli oddeliť z dôvodu ich malého hmotnostného rozdielu, a vyvinul pracovné zariadenia nazývané „kalutóny“, ktoré by tieto dva izotopy mohli elektromagneticky separovať.

Lawrenceove kalutóny sa použili na oddelenie uránu-235, ktorý sa potom vyčistil pomocou iných zariadení. Väčšina uránu-235 v atómovej bombe, ktorá zničila Hirošimu, Japonsko sa získala pomocou zariadení Lawrence.

Po druhej svetovej vojne Lawrence bojoval za veľkú vedu: obrovské vládne výdavky na veľké vedecké programy. Bol súčasťou americkej delegácie na Ženevskej konferencii v roku 1958, čo bol pokus o pozastavenie testovania atómových bômb. Avšak Lawrence ochorel v Ženeve a vrátil sa do Berkeley, kde zomrel o mesiac neskôr 27. augusta 1958.

Po Lawrencovej smrti boli na jeho počesť vymenovaní Národné laboratórium Lawrence Berkeley a Národné laboratórium Lawrence Livermore.

Lawrence najväčším prínosom bol vývoj cyklotrónu. Pomocou svojho cyklotrónu Lawrence vytvoril prvok, ktorý sa v prírode nevyskytoval, ani technécium, ani rádioizotopy. Lawrence taktiež skúmal aplikácie cyklotrónu v biomedicínskom výskume; Napríklad by cyklotrón mohol produkovať rádioaktívne izotopy, ktoré by sa mohli použiť na liečenie rakoviny alebo ako indikátory na štúdie metabolizmu.

Cyklotrónový dizajn neskôr inšpiroval urýchľovače častíc, napríklad synchrotrón, ktoré sa používali na dosiahnutie významných pokrokov vo fyzike častíc. Veľký Hadron Collider, ktorý bol používaný na objavovanie Higgsov bozón, je synchrotrón.

• Alvarez, Luis W. „Ernest Orlando Lawrence. (1970): 251-294.”
• Americký fyzikálny inštitút. “ Lawrence a bomba. “ n.d.
• Berdahl, Robert M. „Odkaz Lawrence“. 10. decembra 2001.
• Birge, Raymond T. „Predloženie Nobelovej ceny profesorovi Ernestovi O. Lawrence. "Science (1940): 323-329.
• Hiltzik, Michael. Veľká veda: Ernest Lawrence a vynález, ktorý spustil vojensko-priemyselný komplex. Simon & Schuster, 2016.
• Keats, Jonathon. „Muž, ktorý vynašiel 'Big Science', Ernest Lawrence.“16. júla 2015.
• Rosenfeld, Carrie. „Ernest O. Lawrence (1901 - 1958). “ n.d.
• Yarris, Lynn. "Lab smúti nad smrťou Molly Lawrence, vdovy po Ernestovi O. Lawrence. " 8. januára 2003.