Biographie von Ernest Lawrence, Erfinder des Zyklotrons

Ernest Lawrence (8. August 1901 - 27. August 1958) war ein amerikanischer Physiker, der das erfand Zyklotroneine Vorrichtung, die verwendet wird, um geladene Teilchen in einem Spiralmuster mit Hilfe eines Magnetfelds zu beschleunigen. Das Zyklotron und seine Nachfolger waren ein wesentlicher Bestandteil der Hochenergiephysik. Lawrence erhielt 1939 den Nobelpreis für Physik für diese Erfindung.

Lawrence spielte auch eine wesentliche Rolle in der Manhattan-Projektund beschafft einen Großteil des Uranisotops, das in der Atombombe verwendet wird, die am gestartet wurde Hiroshima, Japan. Darüber hinaus war er dafür bekannt, das staatliche Sponsoring großer Forschungsprogramme oder "Big Science" zu befürworten.

Schnelle Fakten: Ernest Lawrence

Ernest Lawrence war der älteste Sohn von Carl und Gunda Lawrence, die beide Pädagogen norwegischer Abstammung waren. Er wuchs mit Menschen auf, die später erfolgreiche Wissenschaftler wurden: Sein jüngerer Bruder John arbeitete mit ihm zusammen Er über die medizinischen Anwendungen des Zyklotrons und seine beste Freundin aus Kindertagen, Merle Tuve, war ein Pionier Physiker.

Lawrence besuchte die Canton High School, studierte dann ein Jahr am Saint Olaf College in Minnesota, bevor er an die University of South Dakota wechselte. Dort erwarb er 1922 seinen Bachelor in Chemie. Lawrence war zunächst ein angehender Student und wechselte auf Anregung von Lewis Akeley, Dekan und Professor für Physik und Chemie an der Universität, zur Physik. Als einflussreiche Figur in Lawrences Leben hing Dean Akeleys Bild später an der Wand von Lawrence 'Büro, eine Galerie mit namhaften Wissenschaftlern wie Niels Bohr und Ernest Rutherford.

Lawrence erwarb 1923 seinen Master in Physik an der University of Minnesota und promovierte anschließend in Physik. von Yale im Jahr 1925. Er blieb noch drei Jahre in Yale, zunächst als wissenschaftlicher Mitarbeiter und später als Assistenzprofessor, bevor er 1928 außerordentlicher Professor an der University of California in Berkeley wurde. 1930, im Alter von 29 Jahren, wurde Lawrence "ordentlicher Professor" in Berkeley - das jüngste Fakultätsmitglied aller Zeiten, das diesen Titel innehatte.

Lawrence kam auf die Idee des Zyklotrons, nachdem er ein Diagramm in einem Papier des norwegischen Ingenieurs Rolf Wideroe durchgesehen hatte. In Wideroes Artikel wurde ein Gerät beschrieben, das energiereiche Partikel erzeugen kann, indem sie zwischen zwei linearen Elektroden hin und her geschoben werden. Das Beschleunigen von Partikeln auf ausreichend hohe Energien für die Untersuchung würde jedoch lineare Elektroden erfordern, die zu lang sind, um sie in einem Labor aufzunehmen. Lawrence erkannte, dass a kreisförmigAnstelle eines linearen Beschleunigers könnte ein ähnliches Verfahren verwendet werden, um geladene Teilchen in einem Spiralmuster zu beschleunigen.

Lawrence entwickelte das Zyklotron mit einigen seiner ersten Doktoranden, darunter Niels Edlefsen und M. Stanley Livingston. Edlefsen half bei der Entwicklung des ersten Proof-of-Concept des Zyklotrons: eines 10-Zentimeter-Rundgeräts aus Bronze, Wachs und Glas.

Nachfolgende Zyklotrons waren größer und in der Lage, Teilchen auf immer höhere Energien zu beschleunigen. Ein Zyklotron, das ungefähr 50 Mal größer als das erste war, wurde 1946 fertiggestellt. Es erforderte einen Magneten mit einem Gewicht von 4.000 Tonnen und ein Gebäude mit einem Durchmesser von etwa 160 Fuß und einer Höhe von 100 Fuß.

Während des Zweiten Weltkriegs arbeitete Lawrence am Manhattan-Projekt und half bei der Entwicklung der Atombombe. Die Atombombe benötigte das „spaltbare“ Isotop von Uran, Uran-235, und musste von dem viel häufiger vorkommenden Isotop Uran-238 getrennt werden. Lawrence schlug vor, die beiden aufgrund ihres geringen Massenunterschieds zu trennen, und entwickelte Arbeitsgeräte namens „Calutrons“, die die beiden Isotope elektromagnetisch trennen könnten.

Die Calutrons von Lawrence wurden verwendet, um Uran-235 abzutrennen, das dann von anderen Geräten gereinigt wurde. Der größte Teil des Uran-235 in der Atombombe, die Hiroshima in Japan zerstörte, wurde mit Lawrence-Geräten gewonnen.

Nach dem Zweiten Weltkrieg setzte sich Lawrence für Big Science ein: massive Staatsausgaben für große wissenschaftliche Programme. Er war Teil der US-Delegation auf der Genfer Konferenz von 1958, bei der versucht wurde, die Prüfung von Atombomben auszusetzen. Lawrence wurde jedoch in Genf krank und kehrte nach Berkeley zurück, wo er einen Monat später am 27. August 1958 starb.

Nach Lawrences Tod wurden ihm zu Ehren das Lawrence Berkeley National Laboratory und das Lawrence Livermore National Laboratory benannt.

Lawrences größter Beitrag war die Entwicklung des Zyklotrons. Mit seinem Zyklotron produzierte Lawrence ein Element, das in der Natur nicht vorkam, Technetium sowie Radioisotope. Lawrence untersuchte auch die Anwendungen des Zyklotrons in der biomedizinischen Forschung. Beispielsweise könnte das Zyklotron radioaktive Isotope produzieren, die zur Behandlung von Krebs oder als Tracer für Stoffwechselstudien verwendet werden könnten.

Das Zyklotron-Design inspirierte später Teilchenbeschleuniger wie das Synchrotron, mit denen bedeutende Fortschritte in der Teilchenphysik erzielt wurden. Der Large Hadron Collider, mit dem das entdeckt wurde Higgs Bosonist ein Synchrotron.

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