Biografi om Ernest Lawrence, uppfinnare av cyklotronen

Ernest Lawrence (8 augusti 1901 -27 augusti 1958) var en amerikansk fysiker som uppfann cyklotronen, en anordning som användes för att påskynda laddade partiklar i ett spiralmönster med hjälp av ett magnetfält. Cyklotronen och dess efterföljare har varit integrerade i området för högenergifysik. Lawrence fick Nobelpriset i fysik 1939 för denna uppfinning.

Lawrence spelade också en väsentlig roll i Manhattan-projektet och upphandlade mycket av den uranisotop som användes i atombomben som sjösattes i Hiroshima, Japan. Dessutom var han känd för att förespråka regeringen sponsring av stora forskningsprogram, eller "Big Science."

Snabbfakta: Ernest Lawrence

• Ockupation: Fysiker
• Känd för: Vinnare av Nobelpriset i fysik 1939 för uppfinningen av cyklotronen; arbetade på Manhattan-projektet
• Född: 8 augusti 1901 i Canton, South Dakota
• död: 27 augusti 1958 i Palo Alto, Kalifornien
• Föräldrar: Carl och Gunda Lawrence
• Utbildning: University of South Dakota (B.A.), University of Minnesota (M.A.), Yale University (Ph.D.)
• Make: Mary Kimberly (Molly) Blumer
• Barn: Eric, Robert, Barbara, Mary, Margaret och Susan

Tidigt liv och utbildning

Ernest Lawrence var den äldsta sonen till Carl och Gunda Lawrence, som båda var utbildare av norsk härkomst. Han växte upp runt människor som blev framgångsrika forskare: hans yngre bror John samarbetade med honom om cyklotronens medicinska tillämpningar, och hans barndoms bästa vän Merle Tuve var en banbrytande fysiker.

Lawrence deltog i Canton High School och studerade sedan ett år vid Saint Olaf College i Minnesota innan han överförde till University of South Dakota. Där fick han sin kandidatexamen i kemi, examen 1922. Inledningsvis en premedstudent, bytte Lawrence till fysik med uppmuntran av Lewis Akeley, en dekan och professor i fysik och kemi vid universitetet. Som en inflytelserik figur i Lawrence liv skulle Dean Akeleys bild senare hänga på väggen på Lawrence kontor, ett galleri som inkluderade anmärkningsvärda forskare som Niels Bohr och Ernest Rutherford.

Lawrence fick sin magisterexamen i fysik från University of Minnesota 1923, sedan doktorsexamen. från Yale 1925. Han stannade kvar i Yale i ytterligare tre år, först som forskare och senare lektor, innan han blev docent vid University of California, Berkeley 1928. 1930, vid 29 års ålder, blev Lawrence en "full professor" på Berkeley - den yngsta någonsin fakultetsmedlem som innehar den titeln.

Uppfinna cyklotronen

Lawrence kom på idén om cyklotronen efter att ha porerat över ett diagram i ett papper skriven av den norska ingenjören Rolf Wideroe. Wideroos papper beskrev en anordning som kunde producera partiklar med hög energi genom att ”skjuta” dem fram och tillbaka mellan två linjära elektroder. Men att accelerera partiklar till tillräckligt höga energier för studier kräver linjära elektroder som var för långa för att innehålla ett laboratorium. Lawrence insåg att a cirkulär, snarare än linjärt skulle acceleratorn kunna använda en liknande metod för att påskynda laddade partiklar i ett spiralmönster.

Lawrence utvecklade cyklotronen med några av sina första doktorander, inklusive Niels Edlefsen och M. Stanley Livingston. Edlefsen hjälpte till att utveckla cyklotronens första proof-of-concept: en 10 centimeter, cirkulär anordning tillverkad av brons, vax och glas.

Efterföljande cyklotroner var större och kunde accelerera partiklar till högre och högre energier. En cyklotron som var ungefär 50 gånger större än den första slutfördes 1946. Den krävde en magnet som vägde 4 000 ton och en byggnad som var cirka 160 fot i diameter och 100 fot hög.

Manhattan-projektet

Under andra världskriget arbetade Lawrence på Manhattan-projektet och hjälpte till att utveckla atombomben. Atombomben krävde den "klyvbara" isotopen av uran, uran-235, och behövdes separeras från den mycket mer omfattande isotopen uran-238. Lawrence föreslog att de två skulle kunna separeras på grund av deras lilla massskillnad, och utvecklade arbetsanordningar kallad "calutron" som kunde separera de två isotoperna elektromagnetiskt.

Lawrence kalutroner användes för att separera uran-235, som sedan renades av andra apparater. Det mesta av uran-235 i atombomben som förstörde Hiroshima, Japan, erhölls med hjälp av Lawrence apparater.

Senare liv och död

Efter andra världskriget kämpade Lawrence för Big Science: massiva statliga utgifter för stora vetenskapliga program. Han var en del av den amerikanska delegationen vid Genèvekonferensen 1958, som var ett försök att avbryta testningen av atombomber. Lawrence blev emellertid sjuk när han var i Genève och återvände till Berkeley, där han dog en månad senare den 27 augusti 1958.

Efter Lawrence död utsågs Lawrence Berkeley National Laboratory och Lawrence Livermore National Laboratory till hans ära.

Arv

Lawrence största bidrag var utvecklingen av cyklotronen. Med sin cyklotron producerade Lawrence ett element som inte förekom i naturen, technetium, såväl som radioisotoper. Lawrence undersökte också cyklotronens tillämpningar inom biomedicinsk forskning; till exempel kan cyklotronen producera radioaktiva isotoper, som kan användas för att behandla cancer eller som spårare för studier av metabolism.

Cyklotrondesignen inspirerade senare partikelacceleratorer, såsom synkrotronen, som har använts för att göra betydande framsteg inom partikelfysiken. Large Hadron Collider, som användes för att upptäcka Higgs boson, är en synkrotron.

källor

• Alvarez, Luis W. "Ernest Orlando Lawrence. (1970): 251-294."
• American Institute of Physics. ”Lawrence och bomben.” N.d.
• Berdahl, Robert M. "The Lawrence Legacy". 10 december 2001.
• Birge, Raymond T. "Presentation av Nobelpriset till professor Ernest O. Lawrence." Science (1940): 323-329.
• Hiltzik, Michael. Big Science: Ernest Lawrence och uppfinningen som startade det militär-industriella komplexet. Simon & Schuster, 2016.
• Keats, Jonathon. "Mannen som uppfann 'Big Science' Ernest Lawrence.”16 juli 2015.
• Rosenfeld, Carrie. ”Ernest O. Lawrence (1901 - 1958).” N.d.
• Yarris, Lynn. ”Lab sorgar om döden av Molly Lawrence, änka efter Ernest O. Lawrence.” 8 januari 2003.