Эрнест Лоуренс - Википедия - Ernest Lawrence

Эрнест О. Лоуренс
Голова и плечи мужчины в очках без оправы, темном костюме и галстуке.
Лоуренс в 1939 году
Родившийся
Эрнест Орландо Лоуренс

(1901-08-08)8 августа 1901 г.
Кантон, Южная Дакота, НАС.
Умер27 августа 1958 г.(1958-08-27) (57 лет)
Пало-Альто, Калифорния, НАС.
НациональностьАмериканец
Альма-матерУниверситет Южной Дакоты, Б.А.
Университет Миннесоты, М.А.
Йельский университет, Кандидат наук.
ИзвестенИзобретение циклотрона
Манхэттенский проект
Супруг (а)Мэри К. «Молли» (Блумер) Лоуренс (1910–2003)
(м. 1932–1958, г. его смерть)
Дети2 сына, 4 дочери
Награды
Научная карьера
ПоляФизика
УчрежденияКалифорнийский университет в Беркли
Йельский университет
ТезисФотоэлектрический эффект в парах калия в зависимости от частоты света (1924)
ДокторантУильям Фрэнсис Грей Суонн
ДокторантыЭдвин Макмиллан
Chien-Shiung Wu
Милтон С. Ливингстон
Кеннет Росс МакКензи
Джон Реджинальд Ричардсон
Подпись
Эрнест О Лоуренс signature.svg

Эрнест Орландо Лоуренс (8 августа 1901 - 27 августа 1958) был пионером в Америке. ученый-ядерщик и победитель Нобелевская премия по физике в 1939 году за изобретение циклотрон. Он известен своей работой над разделение изотопов урана для Манхэттенский проект, а также за создание Национальная лаборатория Лоуренса Беркли и Национальная лаборатория Лоуренса Ливермора.

Выпускник Университет Южной Дакоты и Университет Миннесоты, Лоуренс получил кандидат наук по физике в Йель в 1925 году. В 1928 году он был принят на работу доцентом физики в Калифорнийский университет в Беркли, став самым молодым профессором там два года спустя. Однажды вечером в своей библиотеке Лоуренс был заинтригован схемой ускорителя, который производил частицы высоких энергий. Он подумал, как его можно сделать компактным, и пришел к идее создания круглой ускорительной камеры между полюсами электромагнит. Результат был первым циклотрон.

Лоуренс построил серию все более крупных и дорогих циклотронов. Его радиационная лаборатория стала официальным отделом Калифорнийского университета в 1936 году, а Лоуренс стал ее директором. В дополнение к использованию циклотрона для физики, Лоуренс также поддерживал его использование в исследованиях в области медицинского применения радиоизотопов. В течение Вторая Мировая Война, Лоуренс разработал электромагнитную разделение изотопов в Радиационной лаборатории. Он использовал устройства, известные как калютроны, гибрид стандартной лаборатории масс-спектрометр и циклотрон. Огромный завод электромагнитной сепарации был построен в г. Ок-Ридж, Теннесси, который стал называться Y-12. Процесс был неэффективным, но работал.

После войны Лоуренс активно выступал за государственное спонсирование крупных научных программ и был решительным сторонником "Большая наука ", с его требованиями к большим машинам и большим деньгам. Лоуренс решительно поддержал Эдвард Теллер кампании по созданию второй лаборатории ядерного оружия, которую Лоуренс расположил в Ливермор, Калифорния. После его смерти Регенты Калифорнийского университета переименовал Национальная лаборатория Лоуренса Ливермора и Национальная лаборатория Лоуренса Беркли после него. Химический элемент номер 103 был назван лоуренсий в его честь после его открытия в Беркли в 1961 году.

Ранние годы

Эрнест Орландо Лоуренс родился в Кантон, Южная Дакота 8 августа 1901 года. Его родители, Карл Густавус и Гунда (урожденная Якобсон) Лоуренс, были отпрысками норвежских иммигрантов, которые познакомились во время обучения в средней школе в Кантоне, где его отец также был директором школ. У него был младший брат, Джон Х. Лоуренс, кто станет врач, и был пионером в области ядерная медицина. Когда он рос, его лучшим другом был Мерл Тув, который также станет высококлассным физиком.[1]

Лоуренс учился в государственных школах Кантона и Пьер, затем поступил в Колледж Святого Олафа в Нортфилд, Миннесота, но через год переведен в Университет Южной Дакоты в Вермиллион.[2] Он получил степень бакалавра химии в 1922 г.[3] и его Мастер искусства (MA) степень по физике от Университет Миннесоты в 1923 г. под руководством Уильям Фрэнсис Грей Суонн. Для своей магистерской диссертации Лоуренс построил экспериментальный прибор, который вращал эллипсоид через магнитное поле.[4][5][6]

Лоуренс последовал за Суоном к Чикагский университет, а затем в Йельский университет в Нью-Хейвен, Коннектикут, где Лоуренс завершил Доктор Философии (Доктор философии) степень по физике в 1925 году в качестве научного сотрудника Sloane.[7] написание докторской диссертации по фотоэлектрический эффект в парах калия.[8][9] Он был избран членом Сигма Си, и по рекомендации Суанна получил Национальный исследовательский совет общение. Вместо того, чтобы использовать его для путешествий в Европу, как это было принято в то время, он остался в Йельском университете с Суоном в качестве исследователя.[10]

С Джесси Бимс от Университет Вирджинии, Лоуренс продолжал исследования фотоэлектрического эффекта. Они показали, что фотоэлектроны появляются в пределах 2 х 10−9 секунды фотонов, падающих на фотоэлектрическую поверхность - близко к пределу измерения в то время. Уменьшение времени излучения за счет быстрого включения и выключения источника света сделало спектр излучаемой энергии более широким в соответствии с Вернер Гейзенберг с принцип неопределенности.[11]

Ранняя карьера

В 1926 и 1927 годах Лоуренс получил предложения доценты от Вашингтонский университет в Сиэтл и Калифорнийский университет при зарплате 3500 долларов в год. Йельский университет быстро удовлетворил предложение о должности доцента, но с зарплатой в 3000 долларов. Лоуренс предпочел остаться в более престижном Йельском университете,[12] но поскольку он никогда не был инструктором, это назначение вызвало недовольство некоторых из его коллег по факультету, и в глазах многих оно все еще не компенсировало его иммигрантское прошлое из Южной Дакоты.[13]

Лоуренс был нанят в качестве Доцент получил степень доктора физики в Калифорнийском университете в 1928 году, а два года спустя стал профессором, став самым молодым профессором университета.[7] Роберт Гордон Спроул, который стал президентом университета на следующий день после того, как Лоуренс стал профессором,[14] был членом Богемный клуб, и он спонсировал членство Лоуренса в 1932 году. Через этот клуб Лоуренс встретился Уильям Генри Крокер, Эдвин Поли, и Джон Фрэнсис Нейлан. Это были влиятельные люди, которые помогли ему получить деньги для его энергичных исследований ядерных частиц. Была большая надежда на использование в медицине благодаря развитию физики элементарных частиц, и это привело к значительной части начального финансирования достижений Лоуренса.[15]

Находясь в Йельском университете, Лоуренс познакомился с Мэри Кимберли (Молли) Блумер, старшей из четырех дочерей Джорджа Блумера, декана Йельская школа медицины.[16][17] Они впервые встретились в 1926 году и обручились в 1931 году.[18] поженились 14 мая 1932 г. Троицкая церковь на Зеленом в Нью-Хейвен, Коннектикут.[19] У них было шестеро детей: Эрик, Маргарет, Мэри, Роберт, Барбара и Сьюзен.[16][20] Лоуренс назвал своего сына Робертом в честь физик-теоретик Роберт Оппенгеймер, его ближайший друг в Беркли.[21][22][23] В 1941 году сестра Молли Элси вышла замуж. Эдвин Макмиллан,[18] кто продолжит выигрывать Нобелевская премия по химии в 1951 г.[24]

Развитие циклотрона

Изобретение

Изобретение, которое принесло Лоуренсу международную известность, началось с эскиза на обрывке бумажной салфетки. Однажды вечером 1929 года, сидя в библиотеке, Лоуренс просмотрел журнальную статью автора Рольф Видеро,[25] и был заинтригован одной из диаграмм.[26] Это изображало устройство, производившее частицы высоких энергий с помощью серии небольших «толчков». Изображенное устройство было расположено по прямой линии с использованием все более длинных электродов.[27] В то время физики начали исследовать атомное ядро. В 1919 г. новозеландский физик Эрнест Резерфорд стрелял альфа-частицами в азот и удалось сбить протоны из некоторых ядер. Но ядра обладают положительным зарядом, который отталкивает другие положительно заряженные ядра, и они прочно связаны друг с другом силой, которую физики только начали понимать. Чтобы разбить их, чтобы дезинтегрировать, потребовались бы гораздо более высокие энергии, порядка миллионов вольт.[28]

Странно выглядящая схематическая диаграмма
Схема работы циклотрона из патента Лоуренса 1934 г.

Лоуренс увидел, что такой ускоритель частиц скоро станет слишком длинным и громоздким для его университетской лаборатории. Обдумывая способ сделать ускоритель более компактным, Лоуренс решил установить круговую ускорительную камеру между полюсами электромагнита. Магнитное поле будет удерживать заряженные протоны по спирали, поскольку они ускоряются между двумя полукруглыми электродами, подключенными к переменному потенциалу. Примерно через сотню оборотов протоны столкнутся с целью как пучок частиц высокой энергии. Лоуренс взволнованно сообщил своим коллегам, что он открыл метод получения частиц очень высокой энергии без использования какого-либо высокого напряжения.[29] Первоначально он работал с Нильсом Эдлефсеном. Их первый циклотрон Он был сделан из латуни, проволоки и сургучного материала и имел всего четыре дюйма (10 см) в диаметре - его можно было буквально держать в одной руке, а всего он стоил 25 долларов.[20][30]

Для развития этой идеи Лоуренсу требовалось умение аспирантов выполнять работу. Эдлефсен ушел, чтобы занять должность доцента в сентябре 1930 года, и Лоуренс заменил его Дэвидом Х. Слоаном и М. Стэнли Ливингстон,[23] кого он поручил разработать ускоритель Видероэ и циклотрон Эдлефсена соответственно. У обоих была собственная финансовая поддержка. Обе конструкции оказались практичными, и к маю 1931 г. линейный ускоритель смог ускорять ионы до 1 МэВ.[31] Перед Ливингстоном стояла более сложная техническая задача, но когда 2 января 1931 года он подал 1800 В на свой 11-дюймовый циклотрон, он получил 80000 Вольт.электрон-вольт протоны вращаются вокруг. Неделю спустя у него было 1,22 МэВ при 3000 В, более чем достаточно для его докторской диссертации по его конструкции.[32]

Разработка

Шесть мужчин в костюмах сидят на стульях, улыбаются и смеются
Встреча в Беркли в 1940 году по поводу запланированных 184-дюймовых (4,67 м) циклотрон (видно на доске): Лоуренс, Артур Комптон, Ванневар Буш, Джеймс Б. Конант, Карл Т. Комптон, и Альфред Ли Лумис

Как только появятся первые признаки успеха, Лоуренс начал планировать новую, более крупную машину. Лоуренс и Ливингстон разработали проект 27-дюймового (69 см) циклотрона в начале 1932 года. Магнит 11-дюймового циклотрона за 800 долларов весил 2 тонны, но Лоуренс обнаружил ржавый массивный 80-тонный магнит на свалке в Пало-Альто. для 27-дюймового, который был первоначально построен во время Первой мировой войны для обеспечения трансатлантической радиосвязи.[33][34] В циклотроне у него был мощный научный прибор, но это не привело к научному открытию. В апреле 1932 г. Джон Кокрофт и Эрнест Уолтон на Кавендишская лаборатория в Англии объявили, что бомбардировали литий с протоны и преуспел в превращении его в гелий. Требуемая энергия оказалась довольно низкой - вполне в пределах возможностей 11-дюймового циклотрона. Узнав об этом, Лоуренс отправил телеграмму в Беркли и попросил проверить результаты Кокрофта и Уолтона. На это у команды ушло до сентября, в основном из-за отсутствия адекватной аппаратуры обнаружения.[35]

Хотя важные открытия продолжали ускользать от Лоуренса. Радиационная лаборатория в основном из-за того, что он сосредоточился на разработке циклотрона, а не на его научном использовании, с помощью своих все более крупных машин Лоуренс смог предоставить критически важное оборудование, необходимое для экспериментов в физика высоких энергий. На основе этого устройства он построил то, что в 1930-х годах стало ведущей в мире лабораторией в новой области ядерно-физических исследований. Он получил патент для циклотрона в 1934 г.,[36] который он назначил Исследовательская корпорация,[37] частный фонд, который финансировал большую часть ранних работ Лоуренса.[38]

В феврале 1936 г. Гарвардский университет президент, Джеймс Б. Конант, сделал привлекательные предложения Лоуренсу и Оппенгеймеру.[39] Президент Калифорнийского университета, Роберт Гордон Спроул, ответил улучшением условий. 1 июля 1936 года Радиационная лаборатория стала официальным отделом Калифорнийского университета, ее директором был официально назначен Лоуренс с постоянным помощником директора, и университет согласился выделять 20 000 долларов в год на его исследовательскую деятельность.[40] Лоуренс использовал простую бизнес-модель: «Он укомплектовал свою лабораторию аспирантами и младшими преподавателями физического факультета, новыми кандидатами наук, готовыми работать на что угодно, а также стипендиатами и богатыми гостями, способными служить бесплатно».[41]

Прием

Используя новый 27-дюймовый циклотрон, команда из Беркли обнаружила, что каждый элемент, который они недавно подвергали бомбардировке, дейтерий излучаемая энергия, причем в том же диапазоне. Поэтому они постулировали существование новой и до сих пор неизвестной частицы, которая была возможным источником безграничной энергии.[42] Уильям Лоуренс из Нью-Йорк Таймс описал Лоуренса как «нового чудотворца науки».[43] По приглашению Кокрофта Лоуренс посетил конференцию 1933 года. Сольвей Конференция в Бельгии. Это было регулярное собрание ведущих физиков мира. Почти все были из Европы, но иногда выдающийся американский ученый, например Роберт А. Милликен или же Артур Комптон будут приглашены принять участие. Лоуренса попросили сделать презентацию о циклотроне.[44] Заявления Лоуренса о безграничной энергии встретили в Сольве совсем другой прием. Он столкнулся с резким скептицизмом со стороны Кавендишской лаборатории. Джеймс Чедвик, физик, открывший нейтрон в 1932 году, за что он был удостоен Нобелевской премии в 1935 году. С британским акцентом, который казался снисходительным для американских ушей, Чедвик предположил, что то, что наблюдала группа Лоуренса, было загрязнением их аппаратуры.[45]

Шесть мужчин в костюмах и галстуках стоят перед гигантскими машинами. Еще двое сидят на нем.
60-дюймовый (1,52 м) циклотрон вскоре после завершения строительства в 1939 году. Ключевые фигуры в его разработке и использовании показаны слева направо: Д. Кукси, Д. Корсон, Лоуренс, Р. Торнтон, Дж., Бэкус, У.С. Сейнсбери. На заднем плане Луис Вальтер Альварес и Эдвин Макмиллан.

Вернувшись в Беркли, Лоуренс мобилизовал свою команду, чтобы тщательно изучить результаты и собрать достаточно доказательств, чтобы убедить Чедвика. Тем временем в лаборатории Кавендиша Резерфорд и Марк Олифант обнаружил, что дейтерий предохранители формировать гелий-3, что вызывает эффект, наблюдаемый циклотронниками. Чедвик был прав не только в том, что они наблюдали заражение, но они упустили из виду еще одно важное открытие - ядерный синтез.[46] В ответ Лоуренс продолжил создание циклотронов еще большего размера. 27-дюймовый циклотрон был заменен 37-дюймовым циклотроном в июне 1937 года.[47] который, в свою очередь, был заменен 60-дюймовым циклотроном в мае 1939 года. Он использовался для бомбардировки железа и в июне произвел первые радиоактивные изотопы.[48]

Поскольку собирать деньги на медицинские цели, особенно на лечение рака, было легче, чем на ядерную физику, Лоуренс поощрял использование циклотрона для медицинских исследований. Работая со своим братом Джоном и Израилем Лайоном Чайкоффами из факультета физиологии Калифорнийского университета, Лоуренс поддерживал исследования по использованию радиоактивных изотопов в терапевтических целях. Фосфор-32 легко производился на циклотроне, и Джон использовал его, чтобы вылечить женщину, страдающую истинная полицитемия, заболевание крови. Джон использовал фосфор-32, созданный на 37-дюймовом циклотроне в 1938 году, в испытаниях на мышах с лейкемия. Он обнаружил, что радиоактивный фосфор концентрируется в быстрорастущих раковых клетках. Затем это привело к клиническим испытаниям на людях. Оценка терапии 1948 года показала, что ремиссии наступали при определенных обстоятельствах.[49] Лоуренс также надеялся на медицинское использование нейтронов. Первый больной раком получил нейтронная терапия с 60-дюймового циклотрона 20 ноября.[48] Чайкофф проводил испытания по использованию радиоактивных изотопов в качестве радиоактивные индикаторы изучить механизм биохимических реакций.[50]

Лоуренс был награжден Нобелевская премия по физике в ноябре 1939 г. «за изобретение и развитие циклотрона и за результаты, полученные с его помощью, особенно в отношении искусственных радиоактивных элементов».[51] Он был первым в Беркли, а также первым в Южной Дакотии, кто стал лауреатом Нобелевской премии, и первым удостоился такой чести в университете, поддерживаемом государством. Церемония вручения Нобелевской премии состоялась 29 февраля 1940 г. в г. Беркли, Калифорния, из-за Вторая Мировая Война, в зрительном зале Уиллер Холл на кампусе вуза. Лоуренс получил свою медаль от Карла Э. Валлерстедта, Швеция с Генеральный консул в Сан-Франциско.[52] Роберт В. Вуд написал Лоуренсу и прозорливо заметил: «Когда вы закладываете основы для катастрофического взрыва урана ... Я уверен, что старый Нобель одобрил бы».[53]

В марте 1940 г. Артур Комптон, Ванневар Буш, Джеймс Б. Конант, Карл Т. Комптон, и Альфред Ли Лумис поехал в Беркли, чтобы обсудить предложение Лоуренса о 184-дюймовом циклотроне с магнитом массой 4500 тонн, которое оценивалось в 2,65 миллиона долларов. В Фонд Рокфеллера вложил 1,15 миллиона долларов на запуск проекта.[54]

Вторая мировая война и Манхэттенский проект

Радиационная лаборатория

После вспышки Вторая Мировая Война в Европе Лоуренс увлекся военными проектами. Он помогал набирать персонал для Радиационная лаборатория Массачусетского технологического института, где американские физики разработали резонаторный магнетрон изобретен командой Олифанта в Великобритании. Название новой лаборатории было намеренно скопировано из лаборатории Лоуренса в Беркли из соображений безопасности. Он также принимал участие в наборе персонала для лабораторий подводного звука для разработки методов обнаружения немецких подводных лодок. Тем временем в Беркли продолжались работы с циклотронами. В декабре 1940 г. Гленн Т. Сиборг и Эмилио Сегре использовал 60-дюймовый (150 см) циклотрон для бомбардировки уран-238 с дейтроны изготовление нового элемента, нептуний-238, который распался бета-излучение формировать плутоний-238. Один из его изотопов, плутоний-239, мог подвергнуться ядерному делению, что дало еще один способ сделать Атомная бомба.[55][56][57]

Лоуренс предложил Сегре работу ассистента исследователя - относительно низкую должность для человека, обнаружившего элемент - за 300 долларов США в месяц в течение шести месяцев. Однако когда Лоуренс узнал, что Сегре оказался в ловушке в Калифорнии, он снизил зарплату Сегре до 116 долларов в месяц.[58] Когда регенты Калифорнийского университета хотели уволить Сегре из-за его иностранного гражданства, Лоуренсу удалось сохранить Сегре, наняв его в качестве лектора на неполный рабочий день, оплачиваемого Фондом Рокфеллера. Аналогичные меры были приняты для удержания его докторантов. Chien-Shiung Wu (гражданин Китая) и Кеннет Росс МакКензи (гражданин Канады) после окончания учебы.[59]

Еще одна странная диаграмма. На этом изображении атомы отклоняются магнитом
Принципиальная схема разделения изотопов урана в калютрон

В сентябре 1941 года Олифант встретился с Лоуренсом и Оппенгеймером в Беркли, где они показали ему место для нового 184-дюймового (4,7 м) циклотрона. Олифант, в свою очередь, обвинил американцев в том, что они не следовали рекомендациям британцев. Комитет MAUD, который выступал за программу по разработке Атомная бомба.[60] Лоуренс уже думал о проблеме разделения делящегося изотопа. уран-235 из уран-238, процесс, известный сегодня как обогащение урана. Разделение изотопов урана было трудным, потому что два изотопа имеют почти идентичные химические свойства, и их можно было разделить только постепенно, используя их небольшие различия в массах. Разделение изотопов с помощью масс-спектрометр был техникой, которую впервые применил Олифант. литий в 1934 г.[61]

Лоуренс начал преобразовывать свой старый 37-дюймовый циклотрон в гигантский масс-спектрометр.[62] По его рекомендации директор Манхэттенский проект, главный бригадир Лесли Р. Гровс младший, назначил Оппенгеймера главой своего Лос-Аламосская лаборатория в Нью-Мексико. В то время как Радиационная лаборатория разрабатывала процесс электромагнитного обогащения урана, Лос-Аламосская лаборатория разработала и сконструировала атомные бомбы. Как и радиационная лаборатория, она находилась в ведении Калифорнийского университета.[63]

Для электромагнитного разделения изотопов используются устройства, известные как калютроны, гибрид двух лабораторных приборов, масс-спектрометра и циклотрона. Название произошло от «циклотронов Калифорнийского университета».[64] В ноябре 1943 года команду Лоуренса в Беркли пополнили 29 британских ученых, включая Олифанта.[65][66]

В электромагнитном процессе магнитное поле отклоняет заряженные частицы согласно массе.[67] Этот процесс не был ни элегантным с научной, ни производственной точки зрения.[68] По сравнению с газовая диффузия растение или ядерный реактор установка электромагнитного разделения потребляла бы больше дефицитных материалов, требовала бы больше рабочей силы для работы и стоила бы дороже для строительства. Тем не менее, процесс был одобрен, поскольку он основан на проверенной технологии и, следовательно, представляет меньший риск. Более того, его можно было строить поэтапно и быстро выйти на промышленную мощность.[64]

Oak Ridge

Ответственность за проектирование и строительство установки электромагнитной сепарации в г. Ок-Ридж, Теннесси, который стал называться Y-12, был назначен Стоун и Вебстер. Калютроны из 14700 тонн серебра были изготовлены Аллис-Чалмерс в Милуоки и отправлены в Ок-Ридж. Конструкция требовала пяти блоков обработки первой ступени, известных как беговые дорожки Alpha, и двух единиц окончательной обработки, известных как беговые дорожки Beta. В сентябре 1943 года Гроувс санкционировал строительство еще четырех гоночных трасс, известных как Alpha II.[69] Когда в октябре 1943 года завод был запущен для испытаний по графику, 14-тонные вакуумные баки смещались из-за силы магнитов, и их пришлось закрепить более надежно. Более серьезная проблема возникла, когда магнитные катушки начали закорачиваться. В декабре Гроувс приказал вскрыть магнит, и внутри были обнаружены пригоршни ржавчины. Затем Гроувс приказал снести ипподромы, а магниты отправить обратно на завод для очистки. На месте был построен травильный завод для очистки труб и фитингов.[68]

Большое строение овальной формы.
Гигантская электромагнитная беговая дорожка Alpha I для обогащения урана на заводе Y-12, Ок-Ридж, Теннесси, около 1944–45. В калютроны Лоуренс развитые расположены по всему рингу.

Теннесси Истман был нанят для управления Y-12.[70] Изначально Y-12 увеличивал содержание урана-235 до 13-15% и отправил первые несколько сотен граммов этого урана в лабораторию Лос-Аламоса в марте 1944 года.[71] Только 1 часть из 5 825 уранового сырья вышла в качестве конечного продукта. Остальное было в процессе забрызгано оборудованием. Усиленные усилия по восстановлению помогли поднять производство урана-235 до 10% к январю 1945 года. В феврале ипподромы Alpha начали получать слегка обогащенное (1,4%) сырье из новых Термодиффузионная установка С-50. В следующем месяце он получил усиленный (5%) корм от К-25 газодиффузионная установка. К апрелю 1945 года К-25 производил уран, достаточно обогащенный, чтобы напрямую поступать на гусеницы Бета.[71]

16 июля 1945 года Лоуренс наблюдал Ядерное испытание троицы первой атомной бомбы с Чедвиком и Чарльз А. Томас. Мало кто был так взволнован ее успехом, как Лоуренс.[72] Вопрос о том, как использовать ныне действующее оружие против Японии, стал проблемой для ученых. В то время как Оппенгеймер не одобрял демонстрации мощи нового оружия японским лидерам, Лоуренс твердо убежден, что такая демонстрация будет разумной. Когда урановая бомба была использована без предупреждения в атомная бомбардировка Хиросимы, Лоуренс очень гордился своим достижением.[73]

Лоуренс надеялся, что в рамках Манхэттенского проекта будут разработаны улучшенные калютроны и построены ипподромы Alpha III, но они были сочтены неэкономичными.[74] Гусеницы Alpha были закрыты в сентябре 1945 года. Хотя они работают лучше, чем когда-либо,[75] они не могли конкурировать с К-25 и новым К-27, который начал работу в январе 1946 года. В декабре завод Y-12 был закрыт, в результате чего фонд штата Теннесси Истман сократился с 8600 до 1500 и сэкономил 2 миллиона долларов в месяц.[76] Число сотрудников Радиационной лаборатории сократилось с 1086 человек в мае 1945 года до 424 человек к концу года.[77]

Послевоенная карьера

Большая наука

После войны Лоуренс активно выступал за государственное спонсирование крупных научных программ. Он был ярым сторонником Большой науки с ее требованиями к большим машинам и большим деньгам, и в 1946 году он попросил у Манхэттенского проекта более 2 миллионов долларов на исследования в Радиационной лаборатории. Гроувс одобрил выделение денег, но сократил ряд программ, включая предложение Сиборга о «горячей» радиационной лаборатории в густонаселенном Беркли и программу Джона Лоуренса для производства медицинских изотопов, потому что теперь эту потребность можно было бы лучше удовлетворить с помощью ядерных реакторов. Одним из препятствий был Калифорнийский университет, который стремился избавиться от своих военных обязательств во время войны. Лоуренсу и Гроувсу удалось убедить Спраула согласиться на продление контракта.[78] В 1946 году Манхэттенский проект потратил 7 долларов на физику в Калифорнийском университете на каждый доллар, потраченный университетом.[79]

Большинству своих коллег Лоуренс казался почти отвращением к математической мысли. У него был самый необычный интуитивный подход к сложным физическим проблемам, и, объясняя ему новые идеи, он быстро научился не запутывать проблему, записывая дифференциальное уравнение, которое могло бы прояснить ситуацию. Лоуренс мог сказать что-нибудь в том смысле, что он не хотел беспокоиться о математических деталях, а «объяснил мне физику проблемы». Можно было жить рядом с ним годами и думать о нем как о почти математически неграмотном, но затем резко подняться, чтобы увидеть, насколько полно он сохранил свои навыки в математике классического электричества и магнетизма.

Луис Альварес [80]

184-дюймовый циклотрон был построен на средства военного времени из Манхэттенского проекта. В него вошли новые идеи Эда Макмиллана, и он был завершен как синхроциклотрон.[81] Он начал работу 13 ноября 1946 года.[82] Впервые с 1935 года Лоуренс активно участвовал в экспериментах, работая с Юджин Гарднер в безуспешной попытке создать недавно обнаруженный пи-мезоны с синхротроном. Сезар Латтес затем использовали созданный ими аппарат для поиска отрицательных пи-мезонов в 1948 году.[83]

Ответственность за национальные лаборатории перешел во вновь созданный Комиссия по атомной энергии (AEC) 1 января 1947 г.[84] В том же году Лоуренс попросил 15 миллионов долларов на свои проекты, которые включали новый линейный ускоритель и новый гигаэлектронвольтный синхротрон, который стал известен как беватрон. Контракт Калифорнийского университета на управление лабораторией в Лос-Аламосе истекал 1 июля 1948 года, и некоторые члены совета директоров хотели избавить университет от ответственности за работу сайта за пределами Калифорнии. После некоторых переговоров университет согласился продлить контракт на то, что теперь было Национальной лабораторией Лос-Аламоса, еще на четыре года и назначить Норрис Брэдбери, который сменил Оппенгеймера на посту директора в октябре 1945 года в качестве профессора. Вскоре после этого Лоуренс получил все запрошенные средства.[85]

Лоуренс (справа) с Роберт Оппенгеймер на 184-дюймовом циклотроне

Несмотря на то, что он голосовал за Франклин Рузвельт, Лоуренс был Республиканец,[86] которые до войны категорически не одобряли попытки Оппенгеймера объединить в профсоюзы работников радиационной лаборатории, что Лоуренс считал «левобережной деятельностью».[87] Лоуренс считал политическую деятельность пустой тратой времени, которое было бы лучше потратить на научные исследования, и предпочитал, чтобы это не касалось Радиационной лаборатории.[88]В холоде Холодная война климат послевоенного Калифорнийского университета, Лоуренс принял Комитет Палаты представителей по антиамериканской деятельности действия России как законные и не рассматривал их как свидетельство системной проблемы, связанной с академическая свобода или же права человека. Он защищал людей в своей лаборатории, но еще больше защищал репутацию лаборатории.[88] Он был вынужден защищать сотрудников радиационной лаборатории, как Роберт Сербер которые были расследованы Советом по кадровой безопасности университета. В нескольких случаях он давал ссылки на персонажей в поддержку персонала. Однако Лоуренс запретил брату Роберта Оппенгеймера откровенный из Радиационной лаборатории, разрушив его отношения с Робертом.[89] Агрессивная кампания присяги на верность в Калифорнийском университете также отогнала преподавателей.[90] Когда проводились слушания по отмене допуска Роберта Оппенгеймера, Лоуренс отказался явиться из-за болезни, но стенограмма, в которой он критиковал Оппенгеймера, была представлена ​​в его отсутствие. Успех Лоуренса в создании творческой совместной лаборатории был подорван недоверием и недоверием, возникшими в результате политической напряженности.[88]

Термоядерное оружие

Лоуренс был встревожен Советский союз с первое ядерное испытание в августе 1949 года. Он пришел к выводу, что надлежащим ответом были всеобщие усилия по созданию более крупного ядерного оружия: водородная бомба.[91] Лоуренс предложил использовать ускорители вместо ядерных реакторов для производства нейтронов, необходимых для создания тритий требовалась бомба, а также плутоний, что было труднее, так как требовались гораздо более высокие энергии.[92] Он первым предложил строительство Mark I, прототипа стоимостью 7 миллионов долларов, 25 МэВ. линейный ускоритель под кодовым названием Materials Test Accelerator (MTA).[92][93] Вскоре он заговорил о новом, еще более крупном MTA, известном как Mark II, который мог производить тритий или же плутоний из обедненного урана-238. Сербер и Сегре тщетно пытались объяснить технические проблемы, делавшие это непрактичным, но Лоуренс чувствовал, что они непатриотичны.[94][95]

Лоуренс сильно поддержал Эдвард Теллер кампания по созданию второй лаборатории ядерного оружия, которую Лоуренс предложил разместить вместе с MTA Mark I в Ливермор, Калифорния. Лоуренс и Теллер должны были аргументировать свою позицию не только с Комиссией по атомной энергии, которая этого не хотела, и с Лос-Аламосской национальной лабораторией, которая была непримиримо против, но и с сторонниками, которые считали Чикаго более очевидным местом для этого.[96] Новая лаборатория в Ливерморе была окончательно одобрена 17 июля 1952 года, но Mark II MTA был отменен. К этому времени Комиссия по атомной энергии потратила 45 миллионов долларов на Mark I, который начал работу, но в основном использовался для производства полоний для программы ядерного оружия. Между тем Брукхейвенская национальная лаборатория с Космотрон генерировал пучок 1 ГэВ.[97]

Смерть и наследие

Помимо Нобелевской премии, Лоуренс получил Медаль Эллиота Крессона и Медаль Хьюза в 1937 г. Премия Комстока по физике в 1938 г. Медаль Дадделла и приз в 1940 г. Холли Медаль в 1942 г. Медаль за заслуги в 1946 г. Приз Уильяма Проктера в 1951 г., Медаль Фарадея в 1952 г.,[98] и Премия Энрико Ферми из Комиссии по атомной энергии в 1957 году.[99] Он был сделан Офицер Почетного легиона в 1948 г.,[98] и был первым получателем Премия Сильвана Тайера посредством Военная академия США в 1958 г.[100]

В июле 1958 г. Дуайт Д. Эйзенхауэр попросил Лоуренса поехать в Женева, Швейцария, чтобы помочь обсудить предлагаемый Договор о частичном запрещении ядерных испытаний с Советский союз. Председатель AEC Льюис Штраус настаивал на включении Лоуренса. Двое мужчин приводили доводы в пользу разработки водородной бомбы, и Штраус помог собрать средства для циклотрона Лоуренса в 1939 году. Штраус хотел, чтобы Лоуренс был в составе женевской делегации, потому что Лоуренс, как известно, поддерживал продолжение ядерных испытаний.[101] Несмотря на серьезное обострение хронического язвенный колит, Лоуренс решил уехать, но в Женеве он заболел, и его срочно доставили в больницу. Стэндфордский Университет.[102] Хирурги удалил большую часть его толстой кишки, но обнаружили другие проблемы, в том числе серьезные атеросклероз в одной из его артерий.[103] Он умер в больнице Пало-Альто 27 августа 1958 года, через девятнадцать дней после своего 57-го дня рождения.[104] Молли не хотела публичных похорон, но согласилась на поминальную службу в Первой конгрегационалистской церкви в Беркли. Президент Калифорнийского университета Кларк Керр доставил панегирик.[103]

Всего через 23 дня после его смерти Регенты Калифорнийского университета проголосовали за переименование двух ядерных исследовательских центров университета в честь Лоуренса: Национальная лаборатория Лоуренса Ливермора и Национальная лаборатория Лоуренса Беркли.[105] В Премия Эрнеста Орландо Лоуренса был основан в его памяти в 1959 году.[106] Химический элемент номер 103, обнаруженный в Национальной лаборатории Лоуренса Беркли в 1961 году, был назван лоуренсий после него.[107] В 1968 г. Лоуренс Зал науки В его честь создан народный научно-образовательный центр.[108] Его документы находятся в Библиотека Бэнкрофта в Калифорнийском университете в Беркли.[109]

В 1980-х годах вдова Лоуренса несколько раз обращалась в Попечительский совет Калифорнийского университета с просьбой удалить имя ее мужа из Ливерморской лаборатории из-за того, что она сосредоточилась на ядерном оружии, которое Лоуренс помогал создавать, но каждый раз ей отказывали.[110][111][112][113] Она пережила своего мужа более чем на 44 года и умерла в Уолнат-Крик, Калифорния 6 января 2003 года в возрасте 92 лет.[16][17]

Джордж Б. Кауфман написал, что:

Before him, "little science" was carried out largely by lone individuals working with modest means on a small scale. After him, massive industrial, and especially governmental, expenditures of manpower and monetary funding made "big science," carried out by large-scale research teams, a major segment of the national economy.[114]

Примечания

  1. ^ Childs 1968, pp. 23–30.
  2. ^ Childs 1968, pp. 47–49.
  3. ^ Childs 1968, п. 61.
  4. ^ Childs 1968, pp. 63–68.
  5. ^ "Inventor of cyclotron dies after surgery". Евгений Регистр-Страж. Ассошиэйтед Пресс. August 28, 1958. p. 5b. Получено 24 мая, 2015.
  6. ^ Berdahl, Robert M. (December 10, 2001). "The Lawrence Legacy". Vermillion, South Dakota: University of California, Berkeley. Office of the Chancellor. Получено May 9, 2014.
  7. ^ а б Alvarez 1970, pp. 253–254.
  8. ^ Alvarez 1970, п. 288.
  9. ^ Lawrence, Ernest Orlando (August 1925). "The photoelectric effect in potassium vapour as a function of the frequency of the light". Philosophical Magazine. 50 (296): 345–359. Bibcode:1925PhDT.........1L. Дои:10.1080/14786442508634745.
  10. ^ Childs 1968, п. 93.
  11. ^ Alvarez 1970, п. 256.
  12. ^ Childs 1968, pp. 107–108.
  13. ^ Childs 1968, pp. 120–121.
  14. ^ Childs 1968, п. 256.
  15. ^ Brechin 1999, п. 312.
  16. ^ а б c Yarris, Lynn (January 8, 2003). "Lab mourns death of Molly Lawrence, widow of Ernest O. Lawrence". Lawrence Berkeley National Laboratory. Получено May 9, 2014.
  17. ^ а б "Obituaries: Mary Lawrence". The Berkleyan. Калифорнийский университет. January 15, 2003. Получено May 9, 2014.
  18. ^ а б Alvarez 1970, п. 259.
  19. ^ Childs 1968, п. 182.
  20. ^ а б Allen, John F. (August 29, 1958). "Cyclotron father's death mourned". Милуоки Сентинел. п. 13, part 1.
  21. ^ Childs 1968, п. 309.
  22. ^ Herken 2002, pp. 11–15.
  23. ^ а б Kiessling, E.C. (December 17, 1968). "Even geniuses have human frailties". Milwaukee Journal. п. 24, part 1.
  24. ^ "The Nobel Prize in Chemistry 1951". Nobel Foundation. 2014 г.. Получено 21 июн 2015.
  25. ^ Widerøe, R. (December 17, 1928). "Ueber Ein Neues Prinzip Zur Herstellung Hoher Spannungen". Archiv für Elektronik und Übertragungstechnik (на немецком). 21 (4): 387–406. Дои:10.1007/BF01656341. S2CID  109942448.
  26. ^ "Breaking Through: A Century of Physics at Berkeley. 2. The Cyclotron". Bancroft Library, UC Berkeley. February 25, 2012. Archived from оригинал on May 27, 2012.
  27. ^ Heilbron & Seidel 1989, pp. 75–82.
  28. ^ Heilbron & Seidel 1989, pp. 46–49.
  29. ^ Heilbron & Seidel 1989, pp. 83–88.
  30. ^ "Remembering E. O. Lawrence". Science & Technology Review. Lawrence Livermore Laboratory. October 2001. Archived from оригинал on June 15, 2013. Получено 25 августа, 2013.
  31. ^ Heilbron & Seidel 1989, pp. 89–95.
  32. ^ Heilbron & Seidel 1989, pp. 95–100.
  33. ^ Herken 2002, pp. 5–7.
  34. ^ "The Rad Lab – Ernest Lawrence and the Cyclotron". Американский институт физики. Получено 22 сентября, 2013.
  35. ^ Heilbron & Seidel 1989, pp. 137–141.
  36. ^ US patent 1948384, Ernest O. Lawrence, "Method and apparatus for the acceleration of ions ", issued 1934-02-20 
  37. ^ Heilbron & Seidel 1989, pp. 192–193.
  38. ^ Heilbron & Seidel 1989, pp. 27–28.
  39. ^ Childs 1968, pp. 235–237.
  40. ^ Childs 1968, pp. 240–241, 248.
  41. ^ Heilbron, J. L.; Seidel, Robert W.; Wheaton, Bruce R. (1981). "Lawrence and His Laboratory – A historian's view of the Lawrence years – Chapter 1: A New Lab for a New Science". Lawrence Berkeley National Laboratory. Получено 5 октября, 2013.
  42. ^ Heilbron & Seidel 1989, pp. 153–157.
  43. ^ Heilbron & Seidel 1989, п. 156.
  44. ^ Childs 1968, pp. 197–208.
  45. ^ Herken 2002, pp. 9–10.
  46. ^ Heilbron & Seidel 1989, pp. 169–171.
  47. ^ Heilbron & Seidel 1989, п. 277.
  48. ^ а б Childs 1968, п. 288.
  49. ^ Heilbron & Seidel 1989, pp. 399–404.
  50. ^ Heilbron & Seidel 1989, pp. 405–414.
  51. ^ "The Nobel Prize in Physics 1939". The Nobel Foundation. Получено 25 августа, 2013.
  52. ^ Childs 1968, pp. 294–296.
  53. ^ Herken 2002, п. 27.
  54. ^ Childs 1968, п. 299.
  55. ^ Alvarez 1970, п. 274.
  56. ^ Childs 1968, pp. 306–308.
  57. ^ Glenn T. Seaborg (September 1981). "The plutonium story". Lawrence Berkeley Laboratory, University of California. OSTI  5808140. LBL-13492, DE82 004551. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  58. ^ Segrè 1993, pp. 147–148.
  59. ^ Heilbron & Seidel 1989, pp. 521–522.
  60. ^ Herken 2002, pp. 38–41.
  61. ^ Oliphant, M. L. E.; Shire, E. S.; Crowther, B. M. (15 October 1934). "Separation of the Isotopes of Lithium and Some Nuclear Transformations Observed with them". Proceedings of the Royal Society A. 146 (859): 922–929. Bibcode:1934RSPSA.146..922O. Дои:10.1098/rspa.1934.0197.
  62. ^ Hewlett & Anderson 1962, pp. 43–44.
  63. ^ Childs 1968, pp. 337–339.
  64. ^ а б Jones 1985, pp. 117–119.
  65. ^ Childs 1968, п. 347.
  66. ^ Jones 1985, п. 124.
  67. ^ Childs 1968, п. 312.
  68. ^ а б Fine & Remington 1972, п. 684.
  69. ^ Jones 1985, pp. 126–132.
  70. ^ Jones 1985, п. 140.
  71. ^ а б Jones 1985, pp. 143–148.
  72. ^ Childs 1968, pp. 358–359.
  73. ^ Childs 1968, pp. 360–365.
  74. ^ Herken 2002, п. 128.
  75. ^ Hewlett & Anderson 1962, п. 624.
  76. ^ Hewlett & Anderson 1962, pp. 630, 646.
  77. ^ Childs 1968, п. 370.
  78. ^ Herken 2002, п. 168.
  79. ^ Seidel 1983, п. 398.
  80. ^ Alvarez 1970, п. 253.
  81. ^ "Ernest Lawrence's Cyclotron".
  82. ^ Childs 1968, п. 387.
  83. ^ Alvarez 1970, pp. 277–279.
  84. ^ Herken 2002, п. 170.
  85. ^ Herken 2002, pp. 176, 182–183.
  86. ^ Childs 1968, п. 186.
  87. ^ Childs 1968, pp. 319–320.
  88. ^ а б c Emilie, Haertsch (2016). "Large and in charge". Дистилляции. 2 (3): 40–43. Получено 22 марта 2018.
  89. ^ Herken 2002 С. 190–192.
  90. ^ Herken 2002, pp. 220–222.
  91. ^ Herken 2002, pp. 200–202.
  92. ^ а б Heilbron, J. L.; Seidel, Robert W.; Wheaton, Bruce R. (1981). "Chapter 5: Cold War in Science". Lawrence and His Laboratory – A historian's view of the Lawrence year. Lawrence Berkeley National Laboratory. Получено 5 октября, 2013.
  93. ^ Herken 2002, п. 220.
  94. ^ Herken 2002, pp. 234–235.
  95. ^ Heilbron, J. L.; Seidel, Robert W.; Wheaton, Bruce R. (1981). "Chapter 6: A Neutron Foundry". Lawrence and His Laboratory – A historian's view of the Lawrence year. Lawrence Berkeley National Laboratory. Получено 5 октября, 2013.
  96. ^ Herken 2002, pp. 244–247.
  97. ^ Herken 2002, п. 256.
  98. ^ а б Alvarez 1970, pp. 285–286.
  99. ^ Childs 1968, pp. 508–510.
  100. ^ Childs 1968, pp. 517–518.
  101. ^ Greene 2007, pp. 156–158, 289.
  102. ^ Herken 2002, pp. 325–325.
  103. ^ а б Childs 1968, pp. 532–534.
  104. ^ Alvarez 1970, п. 283.
  105. ^ "Photo of the Week: Inside the 60-Inch Cyclotron". Министерство энергетики США. Получено 24 августа, 2013.
  106. ^ "Ernest Orlando Lawrence Award". Министерство энергетики США. Получено 24 августа, 2013.
  107. ^ "100 Years of Scholarship". Cal Alumni. Получено 24 августа, 2013.
  108. ^ Alvarez 1970, п. 284.
  109. ^ "Guide to the Ernest O. Lawrence Papers". Online Archive of California. Получено 24 мая, 2015.
  110. ^ "University rejects widow's request". Ocala Star-Banner. Ocala, FL. Ассошиэйтед Пресс. July 16, 1983. p. 15А. Получено 24 мая, 2015.
  111. ^ Savage, David G. (September 7, 1985). "Physicist's widow asks that husband's name be removed from weapons lab". Лос-Анджелес Таймс. Архивировано из оригинал 18 января 2015 г.. Получено May 9, 2014.
  112. ^ Lawrence, Mary B. (October 1986). "So they say". Ученый. excerpts. Получено May 9, 2014.
  113. ^ "Name change". Milwaukee Journal. Ассошиэйтед Пресс. June 8, 1987. p. 2А. Получено 24 мая, 2015.
  114. ^ Kauffman, George B. (Февраль 2000 г.). "Lawrence, Ernest Orlando". American National Biography Online. Получено 22 июня, 2015.

Рекомендации

внешняя ссылка

Награды
Предшествует
никто		 Sylvanus Thayer Award
1958		Преемник
Джон Фостер Даллес