Životopis Ernesta Lawrence, vynálezce Cyclotronu

Ernest Lawrence (8. srpna 1901 - 27. srpna 1958) byl americký fyzik, který vynalezl cyklotron, zařízení používané k urychlení nabitých částic ve spirálovém vzoru pomocí magnetického pole. Cyklotron a jeho nástupci jsou nedílnou součástí fyziky vysokých energií. Za tento vynález získala Lawrence Nobelovu cenu za fyziku z roku 1939.

Lawrence také hrál zásadní roli v EU Manhattanský projekt, získávání velké části izotopu uranu použitého v atomové bombě zahájené Hirošima, Japonsko. Kromě toho byl pozoruhodný obhajováním vládního sponzorství velkých výzkumných programů nebo „velké vědy“.

Rychlá fakta: Ernest Lawrence

Ernest Lawrence byl nejstarším synem Carla a Gunda Lawrence, kteří byli oba vychovateli norského původu. Vyrůstal kolem lidí, kteří se stali úspěšnými vědci: jeho mladší bratr John spolupracoval ho o lékařských aplikacích cyklotronu a jeho nejlepší kamarádka z dětství Merle Tuve byla průkopníkem fyzik.

Lawrence navštěvoval kantonskou střední školu, poté rok studoval na Saint Olaf College v Minnesotě a poté se přestěhoval na University of South Dakota. Tam získal bakalářský titul z chemie, promoval v roce 1922. Zpočátku promyšlený student, Lawrence přešel na fyziku s povzbuzením Lewis Akeley, děkan a profesor fyziky a chemie na univerzitě. Jako vlivná postava v Lawrencově životě se obraz Deana Akeleye později pověsil na zeď Lawrence's office, galerie, která zahrnovala významné vědce jako Niels Bohr a Ernest Rutherford.

Lawrence získal magisterský titul z fyziky na University of Minnesota v roce 1923, poté Ph. D. z Yale v roce 1925. Zůstal v Yale další tři roky, nejprve jako vědecký pracovník a později docent, než se stal docentem na Kalifornské univerzitě v Berkeley v roce 1928. V roce 1930, ve věku 29 let, se Lawrence stal „plným profesorem“ v Berkeley - nejmladším členem fakulty, který tento titul zastával.

Lawrence přišel s myšlenkou cyklotronu poté, co se v grafu, který napsal norský inženýr Rolf Wideroe, přenesl přes diagram. Wideroeův papír popisuje zařízení, které by mohlo produkovat vysoce energetické částice jejich „tlačením“ tam a zpět mezi dvě lineární elektrody. Zrychlení částic na dostatečně vysokou energii pro studium by však vyžadovalo lineární elektrody, které byly příliš dlouhé na to, aby obsahovaly v laboratoři. Lawrence si uvědomil, že oběžník, spíše než lineární, urychlovač by mohl použít podobnou metodu k urychlení nabitých částic ve spirálovém vzoru.

Lawrence vyvinul cyklotron s některými jeho prvními postgraduálními studenty, včetně Nielse Edlefsena a M. Stanley Livingston. Edlefsen pomohl vyvinout první důkaz konceptu cyklotronu: 10 centimetrové kruhové zařízení z bronzu, vosku a skla.

Následné cyklotrony byly větší a schopné urychlit částice na vyšší a vyšší energie. Cyklotron zhruba 50krát větší než ten první byl dokončen v roce 1946. Vyžadovalo magnet, který vážil 4 000 tun, a budovu, která měla průměr asi 160 stop a vysoký 100 stop.

Během druhé světové války pracoval Lawrence na projektu Manhattan a pomáhal rozvíjet atomovou bombu. Atomová bomba vyžadovala „štěpitelný“ izotop uranu, uran-235, a bylo třeba jej oddělit od mnohem hojnějšího izotopu uran-238. Lawrence navrhl, aby se tyto dva mohly oddělit kvůli jejich malému hmotnostnímu rozdílu, a vyvinul pracovní zařízení zvaná „calutrons“, která by mohla tyto dva izotopy elektromagneticky oddělit.

Lawrenceovy calutrony byly použity k oddělení uranu-235, který byl poté čištěn jinými zařízeními. Většina uranu-235 v atomové bombě, která zničila Hirošimu, Japonsko bylo získáno pomocí zařízení Lawrence.

Po druhé světové válce Lawrence vedl kampaň za Big Science: masivní vládní výdaje na velké vědecké programy. Byl součástí americké delegace na Ženevské konferenci v roce 1958, což byl pokus pozastavit testování atomových bomb. Lawrence však onemocněl v Ženevě a vrátil se do Berkeley, kde zemřel o měsíc později 27. srpna 1958.

Po Lawrence smrti, Lawrence Berkeley národní laboratoř a Lawrence Livermore národní laboratoř byli jmenováni v jeho cti.

Lawrenceův největší přínos byl vývoj cyklotronu. S jeho cyklotronem vytvořil Lawrence prvek, který se v přírodě nevyskytoval, technetium ani radioizotopy. Lawrence také prozkoumal aplikace cyklotronu v biomedicínském výzkumu; například by cyklotron mohl produkovat radioaktivní izotopy, které by mohly být použity k léčbě rakoviny nebo jako stopovací látky pro studie metabolismu.

Cyklotronový design později inspiroval urychlovače částic, jako je synchrotron, které byly použity k významným pokrokům ve fyzice částic. Velký Hadron Collider, který byl použit k objevování Higgsův boson, je synchrotron.

• Alvarez, Luis W. "Ernest Orlando Lawrence." (1970): 251-294.”
• Americký fyzikální ústav. “ Lawrence a bomba. “ n.d.
• Berdahl, Robert M. “Lawrence dědictví”. 10. prosince 2001.
• Birge, Raymond T. "Předání Nobelovy ceny profesorovi Ernestu O. Lawrence. "Science (1940): 323-329.
• Hiltzik, Michaele. Velká věda: Ernest Lawrence a vynález, který zahájil vojensko-průmyslový komplex. Simon & Schuster, 2016.
• Keats, Jonathone. "Muž, který vymyslel" Velkou vědu ", Ernest Lawrence.“16. července 2015.
• Rosenfeld, Carrie. "Ernest O. Lawrence (1901 - 1958). “ n.d.
• Yarris, Lynn. "Lab truchlí nad smrtí Molly Lawrence, vdovy Ernesta O. Lawrence. “ 8. ledna 2003.