Это хорошая статья. Для получения дополнительной информации нажмите здесь.
Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Эрнест Орландо Лоуренс (8 августа 1901 - 27 августа 1958) был новаторским американским ученым-ядерщиком и лауреатом Нобелевской премии по физике 1939 года за изобретение циклотрона . Он известен своими работами по уран-изотопного разделения для Манхэттенского проекта , а также для основания Национальной лаборатории Лоренса Беркли и Национальной лаборатории Лоуренса Ливермора .

Выпускник Университета Южной Дакоты и Университета Миннесоты , Лоуренс получил докторскую степень по физике в Йельском университете в 1925 году. В 1928 году он был принят на работу адъюнкт-профессором физики в Калифорнийском университете в Беркли , став самым молодым профессором в этой стране. два года спустя. Однажды вечером в библиотеке Лоуренса заинтриговала схема ускорителя, производящего частицы высоких энергий . Он подумал, как сделать его компактным, и пришел к идее создания круглой ускорительной камеры между полюсами электромагнита . Результатом стал первый 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 медицинского применения радиоизотопов. Во время Второй мировой войны Лоуренс разработал электромагнитное разделение изотопов в Радиационной лаборатории. В нем использовались устройства, известные как калютроны , гибрид стандартного лабораторного масс-спектрометра и циклотрона. В Ок-Ридже, штат Теннесси , была построена огромная установка электромагнитной сепарации , которая получила название Y-12.. Процесс был неэффективным, но работал.

После войны Лоуренс активно выступал за государственное спонсирование крупных научных программ и был решительным сторонником « большой науки » с ее требованиями к большим машинам и большим деньгам. Лоуренс решительно поддержал кампанию Эдварда Теллера по созданию второй лаборатории ядерного оружия, которую Лоуренс расположил в Ливерморе, Калифорния . После его смерти регенты Калифорнийского университета переименовали в его честь Ливерморскую национальную лабораторию и Национальную лабораторию Лоуренса Беркли . Химический элемент номер 103 был назван лоуренсий в его честь после его открытия в Беркли в 1961 году.

Ранняя жизнь [ править ]

Эрнест Орландо Лоуренс родился в Кантоне, 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 он Отец также был начальником школы. У него был младший брат Джон Х. Лоуренс , который стал врачом и был пионером в области ядерной медицины . Когда он рос, его лучшим другом был Мерл Тув , который также впоследствии стал высококлассным физиком. [1]

Лоуренс учился в государственных школах Кантона и Пьера , затем поступил в колледж Св. Олафа в Нортфилде, Миннесота , но через год перешел в Университет Южной Дакоты в Вермиллионе . [2] Он получил степень бакалавра химии в 1922 году [3] и степень магистра физики в Университете Миннесоты в 1923 году под руководством Уильяма Фрэнсиса Грея Суона . Для своей магистерской диссертации Лоуренс построил экспериментальный прибор, который вращал эллипсоид в магнитном поле . [4][5] [6]

Лоуренс последовал за Суоном в Чикагский университет , а затем в Йельский университет в Нью-Хейвене, штат Коннектикут , где Лоуренс получил степень доктора философии (Ph.D.) по физике в 1925 году в качестве научного сотрудника Слоана [7], написав докторскую диссертацию. по фотоэффекту в парах калия. [8] [9] Он был избран членом Сигма Си и по рекомендации Суанна получил стипендию Национального исследовательского совета . 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]

Вместе с Джесси Бимсом из Университета Вирджинии Лоуренс продолжил исследование фотоэлектрического эффекта. Они показали, что фотоэлектроны появляются в течение 2 x 10 -9 секунд после столкновения фотонов с фотоэлектрической поверхностью - это близко к пределу измерения в то время. Сокращение времени эмиссии путем переключения источника света и выключается быстро сделал спектра энергии , излучаемой шире, в соответствии с Вернера Гейзенберга «с принципом неопределенности . [11]

Ранняя карьера [ править ]

В 1926 и 1927 годах Лоуренс получал предложения о должности доцента от Вашингтонского университета в Сиэтле и Калифорнийского университета с зарплатой в 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, его назначение вызывало недовольство некоторых его коллег по факультету, и в глазах многих оно все еще не компенсировало его иммигрантское прошлое из Южной Дакоты. . [13]

Лоуренс был принят на работу доцентом физики в Калифорнийский университет в 1928 году, а через два года стал профессором, став самым молодым профессором университета. [7] Роберт Гордон Спрол , который стал президентом университета на следующий день после того, как Лоуренс стал профессором, [14] был членом Богемского клуба , и он спонсировал членство Лоуренса в 1932 году. Через этот клуб Лоуренс познакомился с Уильямом Генри Крокером , Эдвином Паули. 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]

В Йельском университете Лоуренс познакомился с Мэри Кимберли (Молли) Блумер, старшей из четырех дочерей Джорджа Блумера, декана Йельской школы медицины . [16] [17] Они впервые встретились в 1926 году и обручились в 1931 году, [18] и поженились 14 мая 1932 года в Троицкой церкви на Грин в Нью-Хейвене, штат Коннектикут . [19] У них было шестеро детей: Эрик, Маргарет, Мэри, Роберт, Барбара и Сьюзен. [16] [20] Лоуренс назвал своего сына Робертом в честь физика-теоретика Роберта Оппенгеймера , своего ближайшего друга в Беркли. [21] [22] [23] В 1941 году сестра Молли Элси вышла замуж.Эдвин Макмиллан , [18] , который будет продолжаться , чтобы выиграть Нобелевскую премию по химии в 1951 году [24]

Развитие циклотрона [ править ]

Изобретение [ править ]

Изобретение, которое принесло Лоуренсу международную известность, началось с эскиза на обрывке бумажной салфетки. В то время , сидя в библиотеке однажды вечером в 1929 году, Лоуренс взглянул на статью журнала по Rolf Widerøe , [25] и был заинтригован одной из диаграмм. [26] Это изображало устройство, которое производило частицы высокой энергии 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 году новозеландский физик Эрнест Резерфорд выпустил альфа-частицы в азот.и ему удалось выбить 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]

Схема работы циклотрона из патента Лоуренса 1934 г.

Лоуренс увидел, что такой ускоритель частиц вскоре 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 циклотронОн был сделан из латуни, проволоки и сургучного материала и имел диаметр всего четыре дюйма (10 см) - 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. Edlefsen слева взять помощник профессора в сентябре 1930 года и Лоуренс заменил его Дэвид Х. Слоуна и М. Стэнли Ливингстон , [23] , который он приступил к работе по разработке ускорителя Видероэ в и циклотроне Edlefsen, в соответственно. У обоих была собственная финансовая поддержка. Обе конструкции оказались практичными, и к маю 1931 года линейный ускоритель Слоана смог ускорять ионы до 1 МэВ. [31] Перед Ливингстоном стояла более сложная техническая задача, но когда он 2 января 1931 года подал 1800 В на свой 11-дюймовый циклотрон, он получил 80 000 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]

Развитие [ править ]

Встреча в Беркли в 1940 году по поводу планируемого 184-дюймового (4,67 м) циклотрона ( 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 инструмент, но это не привело к научному открытию. В апреле 1932 года Джон Кокрофт и Эрнест Уолтон из Кавендишской лаборатории в Англии объявили о бомбардировке литием.с протонами и сумел превратить 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 Радиационной лаборатории Лоуренса , главным образом из-за того, что она сосредоточила внимание 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 по физике 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 на циклотроне в 1934 году [36] , который он назначен на исследовательской корпорации , [37] частный фонд , который финансируется большая часть ранних работ Лоуренса. [38]

В феврале 1936 года президент Гарвардского университета Джеймс Б. Конант сделал Лоуренсу и Оппенгеймеру заманчивые предложения. [39] Президент Калифорнийского университета Роберт Гордон Спроул отреагировал 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 [ править ]

Используя новый 27-дюймовый циклотрон, команда из Беркли обнаружила, что каждый элемент, который они бомбардировали недавно обнаруженным дейтерием, излучает энергию 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 Сольвеевскую конференцию 1933 года в Бельгии. Это было регулярное собрание ведущих физиков мира. Почти все были из Европы, но иногда выдающиеся американские ученые, такие как Роберт А. Милликен илиАртура Комптона будут приглашать. 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 Джеймса Чедвика из Кавендишской лаборатории , физика, который открыл нейтрон в 1932 году, за что он был удостоен Нобелевской премии в 1935 году. С британским акцентом, который звучал снисходительно для американских ушей, Чедвик предположил, что команда Лоуренса наблюдал за загрязнением их аппаратуры. [45]

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, WS Sainsbury. На заднем плане - Луис Уолтер Альварес и Эдвин Макмиллан .

Вернувшись в Беркли, Лоуренс мобилизовал свою команду, чтобы тщательно изучить результаты и собрать достаточно доказательств, чтобы убедить Чедвика. Между тем, в лаборатории Кавендиша Резерфорд и Марк Олифант обнаружили, что дейтерий плавится с образованием гелия-3 , что вызывает эффект, который наблюдали циклотроники. Чедвик был прав не только в том, что они наблюдали загрязнение, но они упустили из виду еще одно важное открытие - термоядерный синтез. [46] В ответ Лоуренс настаивал на создании еще более крупных циклотронов. 27-дюймовый циклотрон был заменен 37-дюймовым циклотроном в июне 1937 г. [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 для лечения женщины, страдающей истинной полицитемией , заболеванием крови. Джон использовал фосфор-32, созданный на 37-дюймовом циклотроне в 1938 году, в тестах на мышах с лейкемией.. 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. 20 ноября первый больной раком получил нейтронную терапию на 60-дюймовом циклотроне. [48] Чайкофф провел испытания по использованию радиоактивных изотопов в качестве радиоактивных индикаторов, чтобы изучить механизм биохимических реакций. [50]

Лоуренс был удостоен Нобелевской премии по физике в ноябре 1939 года «за изобретение и разработку циклотрона и за результаты, полученные с его помощью, особенно в отношении искусственных радиоактивных элементов». [51] Он был первым в Беркли, а также первым из Южной Дакотии, кто стал лауреатом Нобелевской премии, и первым удостоился такой чести в университете, поддерживаемом государством. Церемония вручения Нобелевской премии прошла 29 февраля 1940 года в Беркли, штат Калифорния , в связи со Второй мировой войной , в аудитории Уиллер-холла на территории университетского городка. Лоуренс получил медаль от Carl E. Wallerstedt, Швеции «S генерального консула в Сане - Франциско. [52] Роберт У. Вуд написал Лоуренсу и прозорливо заметил: «Когда вы закладываете фундамент для катастрофического взрыва урана ... Я уверен, что старый Нобель одобрил бы». [53]

В марте 1940 года Артур Комптон , Ванневар Буш , Джеймс Б. Конант , Карл Т. Комптон и Альфред Ли Лумис отправились в Беркли, чтобы обсудить предложение Лоуренса о 184-дюймовом циклотроне с 4500-тонным магнитом, который оценивался в 2,65 миллиона долларов. . Фонд Рокфеллера выделил 1,15 миллиона долларов на запуск проекта. [54]

Вторая мировая война и Манхэттенский проект [ править ]

Радиационная лаборатория [ править ]

После начала Второй мировой войны в Европе Лоуренс увлекся военными проектами. Он помогал набирать персонал в Радиационную лабораторию Массачусетского технологического института , где американские физики разработали резонаторный магнетрон, изобретенный 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, Сиборг и Эмилио Сегре использовали 60-дюймовый (150 см) циклотрон для бомбардировки урана-238 с дейтроновпроизводит новый элемент, нептуний-238 , который распадался под действием бета-излучения с образованием плутония-238 . Один из его изотопов, плутоний-239 , мог подвергнуться ядерному делению, что дало еще один способ сделать атомную бомбу . [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 полставки, оплачиваемого Фондом Рокфеллера. Аналогичные меры были приняты для удержания его докторантов Чиен-Шиунг Ву (гражданин Китая) и Кеннета Росс Маккензи (гражданин Канады) после окончания учебы . [59]

Принципиальная схема разделения изотопов урана в калютроне

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 британского комитета MAUD , который выступал за программу разработки атомной бомбы . [60] Лоуренс уже думал о проблеме отделения делящегося изотопа урана-235 от урана-238 , процесса, известного 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-спектрометра было методом, который Олифант впервые применил для лития в 1934 году [61].

Лоуренс начал преобразовывать свой старый 37-дюймовый циклотрон в гигантский масс-спектрометр. [62] По его рекомендации, директор Манхэттенского проекта , бригадный генерал Лесли Р. Гровс, младший , назначил Оппенгеймера в качестве главы его в Лос - Аламосе лаборатории 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 использовались устройства, известные как калютроны , гибрид двух лабораторных приборов, масс-спектрометра и циклотрона. Название произошло от «циклотронов Калифорнийского университета». [64] В ноябре 1943 года группу Лоуренса в Беркли поддержали 29 британских ученых, включая Олифанта. [65] [66]

В электромагнитном процессе магнитное поле отклоняет заряженные частицы согласно массе. [67] Процесс не был ни элегантным с научной, ни производственной точки зрения. [68] По сравнению с газодиффузионной установкой или ядерным реактором , 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]

Ок-Ридж [ править ]

Ответственность за проектирование и строительство установки электромагнитной сепарации в Ок-Ридже, штат Теннесси , получившей название Y-12 , была возложена на Stone & Webster . Калютроны с использованием 14 700 тонн серебра были изготовлены Allis-Chalmers 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]

Гигантская электромагнитная беговая дорожка Alpha I для обогащения урана на заводе Y-12, Ок-Ридж, Теннесси, около 1944–45. В calutrons Лоуренс развитых расположены вокруг кольца.

Теннесси Истман был нанят менеджером 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. появился как конечный продукт. Остальное было в процессе забрызгано оборудованием. Усиленные усилия по извлечению помогли поднять производство урана-235 до 10% к январю 1945 года. В феврале ипподромы Alpha начали получать немного обогащенное (1,4%) сырье с новой термодиффузионной установки S-50 . В следующем месяце он получил усиленную (5%) подачу 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 за ядерным испытанием первой атомной бомбы Тринити вместе с Чедвиком и Чарльзом А. Томасом . Мало кто был так взволнован ее успехом, как Лоуренс. [72] Вопрос о том, как использовать теперь 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 при атомной бомбардировке Хиросимы без предупреждения была использована урановая бомба , Лоуренс почувствовал огромную гордость за свои достижения. [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 работали лучше, чем когда-либо, [75] они не могли конкурировать с K-25 и новым K-27, который начал работу в январе 1946 года. В декабре Y- 12 был закрыт, в результате чего фонд штата Теннесси Истман сократился с 8600 до 1500 и сэкономил 2 миллиона долларов в месяц. [76] Численность сотрудников Радиационной лаборатории снизилась с 1086 человек в мае 1945 года до 424 человек к концу года. [77]

Послевоенная карьера [ править ]

Большая наука [ править ]

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. Гровс одобрил выделение денег, но сократил ряд программ, в том числе предложение Сиборга о «горячей» радиационной лаборатории в густонаселенном Беркли и предложение Джона Лоуренса по производству 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. Он воплотил в себе новые идеи Эда Макмиллана и был завершен как синхроциклотрон . [81] Он начал работу 13 ноября 1946 года. [82] Впервые с 1935 года Лоуренс активно участвовал в экспериментах, работая с Юджином Гарднером в безуспешной попытке создать недавно обнаруженные пи-мезоны с помощью синхротрона. Затем Сезар Латтес использовал созданный ими аппарат для обнаружения отрицательных пи-мезонов в 1948 году [83].

Ответственность за национальные лаборатории перешла к недавно созданной Комиссии по атомной энергии (AEC) 1 января 1947 года. [84] В том же году Лоуренс запросил 15 миллионов долларов на свои проекты, которые включали новый линейный ускоритель и новый гигаэлектронвольтный синхротрон, который стал известный 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 Норриса 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 Робертом Оппенгеймером на 184-дюймовом циклотроне

Несмотря на то, что он голосовал за Франклина Рузвельта , Лоуренс был республиканцем , [86] который категорически не одобрял попытки Оппенгеймера перед войной объединить в профсоюзы работников радиационной лаборатории, что Лоуренс считал «левобережной деятельностью». [87] Лоуренс считал политическую деятельность пустой тратой времени, которое лучше потратить на научные исследования, и предпочитал, чтобы ее не допускали в Радиационную лабораторию. [88] В холодном климате холодной войны в послевоенном Калифорнийском университете Лоуренс признал действия Комитета по антиамериканской деятельности Палаты представителей как законные и не считал их указанием на системную проблему, связанную сакадемическая свобода или права человека . Он защищал людей в своей лаборатории, но еще больше защищал репутацию лаборатории. [88] Он был вынужден защищать сотрудников радиационной лаборатории, таких как Роберт Сербер, в отношении которых проводилось расследование Советом по безопасности персонала университета. В нескольких случаях он давал ссылки на персонажей в поддержку персонала. Однако Лоуренс запретил брату Роберта Оппенгеймера Фрэнку работать в Радиационной лаборатории, испортив его отношения с Робертом. [89] Агрессивная кампания присяги на верность в Калифорнийском университете также разогнала 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 [ править ]

Лоуренс был встревожен Советский Союз «s первым ядерным испытанием в августе 1949 г. Правильного ответа, заключил он, тотальные усилия по созданию большего ядерного оружия: в водородной бомбе . [91] Лоуренс предложил использовать ускорители вместо ядерных реакторов для производства нейтронов, необходимых для создания трития, необходимой бомбы, а также плутония, что было труднее, поскольку потребовались бы гораздо более высокие энергии. [92] Он первым предложил строительство Mark I, прототипа линейного ускорителя на 25 МэВ стоимостью 7 миллионов долларов под кодовым названием Materials Test Accelerator (MTA). [92] [93]Вскоре он заговорил о новом, еще более крупном MTA, известном как Mark II, который может производить тритий или 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 решительно поддержал кампанию Эдварда Теллера по созданию второй лаборатории ядерного оружия, которую Лоуренс предложил разместить вместе с MTA Mark I в Ливерморе, Калифорния . Лоуренс и Теллер должны были аргументировать свою позицию не только с Комиссией по атомной энергии, которая этого не хотела, и с Национальной лабораторией Лос-Аламоса, которая была непримиримо против, но и с сторонниками, которые считали Чикаго более очевидным местом для этого. [96] Новая лаборатория в Ливерморе была окончательно утверждена 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 полония для программы создания ядерного оружия. Между темНациональная лаборатория Brookhaven «s Космотрон уже породил 1 ГэВ пучка. [97]

Смерть и наследие [ править ]

Помимо Нобелевской премии, Лоуренс получил Эллиота Крессона медаль и медаль Хьюза в 1937 году Комсток премии по физике в 1938 году Duddell медаль и премию в 1940 году Holley медаль в 1942 году медаль за заслуги в 1946 году, Уильям Проктер премии в 1951 году, Фарадей медаль в 1952 году, [98] и премии Энрико Ферми от Комиссии по атомной энергии в 1957 году [99] Он был сделан офицером Почетного легиона в 1948 году, [98] и был первый лауреат Премии Сильвана Тайерав США военной академии в 1958 г. [100]

В июле 1958 года президент Дуайт Д. Эйзенхауэр попросил Лоуренса поехать в Женеву, Швейцария , чтобы помочь в переговорах с Советским Союзом о предлагаемом Договоре о частичном запрещении ядерных испытаний . 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 язвенного колита.Лоуренс решил уехать, но в Женеве он заболел, и его срочно доставили в больницу Стэнфордского университета . [102] Хирурги удалили большую часть его толстой кишки , но обнаружили другие проблемы, в том числе тяжелый атеросклероз одной из 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 произнес панегирик . [103]

Всего 23 дней после его смерти, регентов Университета Калифорнии проголосовал за переименование двух исследовательских участков университета ядерных после Лоуренса: в Национальной лаборатории Лоуренса Ливермора и Национальной лаборатории Лоуренса Беркли . [105] Премия Эрнеста Орландо Лоуренса была учреждена в его память в 1959 году. [106] Химический элемент номер 103, обнаруженный в Национальной лаборатории Лоуренса Беркли в 1961 году, был назван в его честь лоуренсий . [107] В 1968 году в его честь был создан Общественный научно-образовательный центр « Зал науки Лоуренса» . [108] Его документы находятся вБиблиотека Бэнкрофта в Калифорнийском университете в Беркли. [109]

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

Джордж Б. Кауфман писал, что:

До него «маленькая наука» выполнялась в основном одинокими людьми, работающими со скромными средствами в небольших масштабах. После него массовые промышленные и особенно государственные расходы на рабочую силу и денежное финансирование сделали «большую науку», выполняемую крупными исследовательскими группами, основным сегментом национальной экономики. [114]

Примечания [ править ]

  1. Чайлдс, 1968 , стр. 23–30.
  2. Чайлдс, 1968 , стр. 47–49.
  3. ^ Чайлдс 1968 , стр. 61.
  4. Чайлдс, 1968 , стр. 63–68.
  5. ^ "Изобретатель циклотрона умирает после операции" . Евгений Регистр-Страж . Ассошиэйтед Пресс. 28 августа 1958 г. с. 5б . Проверено 24 мая 2015 года .
  6. ^ Berdahl, Роберт М. (10 декабря 2001). «Наследие Лоуренса» . Вермиллион, Южная Дакота: Калифорнийский университет в Беркли. Канцелярия канцлера . Проверено 9 мая 2014 года .
  7. ^ а б Альварес 1970 , стр. 253–254.
  8. ^ Альварес 1970 , стр. 288.
  9. ^ Лоуренс, Эрнест Орландо (август 1925). «Фотоэлектрический эффект в парах калия в зависимости от частоты света». Философский журнал . 50 (296): 345–359. Bibcode : 1925PhDT ......... 1л . DOI : 10.1080 / 14786442508634745 .
  10. ^ Чайлдс 1968 , стр. 93.
  11. ^ Альварес 1970 , стр. 256.
  12. Чайлдс, 1968 , стр. 107–108.
  13. Чайлдс, 1968 , стр. 120–121.
  14. ^ Чайлдс 1968 , стр. 256.
  15. ^ Бречин 1999 , стр. 312.
  16. ^ a b c Яррис, Линн (8 января 2003 г.). «Лаборатория оплакивает смерть Молли Лоуренс, вдовы Эрнеста О. Лоуренса» . Национальная лаборатория Лоуренса Беркли . Проверено 9 мая 2014 года .
  17. ^ а б "Некрологи: Мэри Лоуренс" . Берклиец . Калифорнийский университет. 15 января 2003 . Проверено 9 мая 2014 года .
  18. ^ а б Альварес 1970 , стр. 259.
  19. ^ Чайлдс 1968 , стр. 182.
  20. ^ а б Аллен, Джон Ф. (29 августа 1958 г.). «Оплакивали смерть отца циклотрона» . Милуоки Сентинел . п. 13, часть 1.
  21. ^ Чайлдс 1968 , стр. 309.
  22. ^ Herken 2002 , стр. 11-15.
  23. ^ a b Кисслинг, ЕС (17 декабря 1968 г.). «Даже у гениев есть человеческие слабости» . Milwaukee Journal . п. 24, часть 1.
  24. ^ "Нобелевская премия по химии 1951" . Нобелевский фонд. 2014 . Проверено 21 июня 2015 года .
  25. ^ Widerøe, R. (17 декабря 1928). "Ueber Ein Neues Prinzip Zur Herstellung Hoher Spannungen". Archiv für Elektronik und Übertragungstechnik (на немецком языке). 21 (4): 387–406. DOI : 10.1007 / BF01656341 . S2CID 109942448 . 
  26. ^ «Прорыв: век физики в Беркли. 2. Циклотрон» . Библиотека Бэнкрофта, Калифорнийский университет в Беркли. 25 февраля 2012 года в архив с оригинала на 27 мая 2012 года.
  27. Перейти ↑ Heilbron & Seidel 1989 , pp. 75–82.
  28. Перейти ↑ Heilbron & Seidel 1989 , pp. 46–49.
  29. Перейти ↑ Heilbron & Seidel 1989 , pp. 83–88.
  30. ^ "Вспоминая Э. О. Лоуренса" . Обзор науки и технологий . Ливерморская лаборатория Лоуренса . Октябрь 2001. Архивировано из оригинала на 15 июня 2013 года . Проверено 25 августа 2013 года .
  31. ^ Heilbron & Зайдель 1989 , стр. 89-95.
  32. Перейти ↑ Heilbron & Seidel 1989 , pp. 95–100.
  33. ^ Herken 2002 , стр. 5-7.
  34. ^ "Rad Lab - Эрнест Лоуренс и циклотрон" . Американский институт физики . Проверено 22 сентября 2013 года .
  35. ^ Heilbron & Зайдель 1989 , стр. 137-141.
  36. ^ Патент США 1948384 , Эрнест О. Лоуренс, « Способ и устройство для ускорения ионов », выданного 1934-02-20 
  37. Перейти ↑ Heilbron & Seidel 1989 , pp. 192–193.
  38. ^ Heilbron & Seidel 1989 , стр. 27–28.
  39. Чайлдс, 1968 , стр. 235–237.
  40. Чайлдс, 1968 , стр. 240–241, 248.
  41. ^ Heilbron, JL; Зайдель, Роберт В .; Уитон, Брюс Р. (1981). «Лоуренс и его лаборатория - взгляд историка на годы Лоуренса - Глава 1: Новая лаборатория для новой науки» . Национальная лаборатория Лоуренса Беркли . Проверено 5 октября 2013 года .
  42. ^ Heilbron & Зайдель 1989 , стр. 153-157.
  43. Перейти ↑ Heilbron & Seidel 1989 , p. 156.
  44. ^ Чайлдс 1968 , стр. 197-208.
  45. ^ Herken 2002 , стр. 9-10.
  46. Перейти ↑ Heilbron & Seidel 1989 , pp. 169–171.
  47. Перейти ↑ Heilbron & Seidel 1989 , p. 277.
  48. ^ a b Чайлдс 1968 , стр. 288.
  49. Перейти ↑ Heilbron & Seidel 1989 , pp. 399–404.
  50. ^ Heilbron & Зайдель 1989 , стр. 405-414.
  51. ^ "Нобелевская премия по физике 1939" . Нобелевский фонд . Проверено 25 августа 2013 года .
  52. Чайлдс, 1968 , стр. 294–296.
  53. ^ Herken 2002 , стр. 27.
  54. ^ Чайлдс 1968 , стр. 299.
  55. ^ Альварес 1970 , стр. 274.
  56. Чайлдс, 1968 , стр. 306–308.
  57. Гленн Т. Сиборг (сентябрь 1981 г.). «Плутониевая история». Лаборатория Лоуренса Беркли, Калифорнийский университет. ОСТИ 5808140 . LBL-13492, DE82 004551.  Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  58. ^ Сегре 1993 , стр. 147-148.
  59. Перейти ↑ Heilbron & Seidel 1989 , pp. 521–522.
  60. ^ Herken 2002 , стр. 38-41.
  61. ^ Олифант, MLE; Шайр, ES; Кроутер, Б.М. (15 октября 1934 г.). «Разделение изотопов лития и некоторые ядерные превращения, наблюдаемые с ними» . Труды Королевского общества А . 146 (859): 922–929. Bibcode : 1934RSPSA.146..922O . DOI : 10.1098 / rspa.1934.0197 .
  62. Hewlett & Anderson, 1962 , стр. 43–44.
  63. Чайлдс, 1968 , стр. 337–339.
  64. ^ a b Джонс 1985 , стр. 117–119.
  65. ^ Чайлдс 1968 , стр. 347.
  66. Перейти ↑ Jones 1985 , p. 124.
  67. ^ Чайлдс 1968 , стр. 312.
  68. ^ a b Fine & Remington 1972 , стр. 684.
  69. ^ Jones 1985 , стр. 126-132.
  70. Перейти ↑ Jones 1985 , p. 140.
  71. ^ a b Джонс 1985 , стр. 143–148.
  72. Чайлдс, 1968 , стр. 358–359.
  73. Чайлдс, 1968 , стр. 360–365.
  74. ^ Herken 2002 , стр. 128.
  75. Перейти ↑ Hewlett & Anderson 1962 , p. 624.
  76. Перейти ↑ Hewlett & Anderson 1962 , pp. 630, 646.
  77. ^ Чайлдс 1968 , стр. 370.
  78. ^ Herken 2002 , стр. 168.
  79. Перейти ↑ Seidel 1983 , p. 398.
  80. ^ Альварес 1970 , стр. 253.
  81. ^ "Циклотрон Эрнеста Лоуренса" .
  82. ^ Чайлдс 1968 , стр. 387.
  83. ^ Alvarez 1970 , стр. 277-279.
  84. ^ Herken 2002 , стр. 170.
  85. ^ Herken 2002 , стр. 176, 182-183.
  86. ^ Чайлдс 1968 , стр. 186.
  87. Чайлдс, 1968 , стр. 319–320.
  88. ^ a b c Эмили, Haertsch (2016). «Большой и ответственный» . Дистилляции . 2 (3): 40–43 . Проверено 22 марта 2018 года .
  89. ^ Herken 2002 , стр. 190-192.
  90. ^ Herken 2002 , стр. 220-222.
  91. ^ Herken 2002 , стр. 200-202.
  92. ^ a b Heilbron, JL; Зайдель, Роберт В .; Уитон, Брюс Р. (1981). «Глава 5: Холодная война в науке» . Лоуренс и его лаборатория - взгляд историка на год Лоуренса . Национальная лаборатория Лоуренса Беркли . Проверено 5 октября 2013 года .
  93. ^ Herken 2002 , стр. 220.
  94. ^ Herken 2002 , стр. 234-235.
  95. ^ Heilbron, JL; Зайдель, Роберт В .; Уитон, Брюс Р. (1981). «Глава 6: Литейный завод нейтронов» . Лоуренс и его лаборатория - взгляд историка на год Лоуренса . Национальная лаборатория Лоуренса Беркли . Проверено 5 октября 2013 года .
  96. ^ Herken 2002 , стр. 244-247.
  97. ^ Herken 2002 , стр. 256.
  98. ^ а б Альварес 1970 , стр. 285–286.
  99. ^ Чайлдс 1968 , стр. 508-510.
  100. Чайлдс, 1968 , стр. 517–518.
  101. Перейти ↑ Greene 2007 , pp. 156–158, 289.
  102. ^ Herken 2002 , стр. 325-325.
  103. ^ a b Чайлдс 1968 , стр. 532–534.
  104. ^ Альварес 1970 , стр. 283.
  105. ^ "Фотография недели: внутри 60-дюймового циклотрона" . Министерство энергетики США . Проверено 24 августа 2013 года .
  106. ^ "Премия Эрнеста Орландо Лоуренса" . Министерство энергетики США . Проверено 24 августа 2013 года .
  107. ^ «100 лет стипендии» . Выпускники Cal . Проверено 24 августа 2013 года .
  108. ^ Альварес 1970 , стр. 284.
  109. ^ "Путеводитель по бумагам Эрнеста О. Лоуренса" . Интернет-архив Калифорнии . Проверено 24 мая 2015 года .
  110. ^ "Университет отклоняет просьбу вдовы" . Окала Звездное знамя . Окала, Флорида. Ассошиэйтед Пресс. 16 июля 1983 г. с. 15А . Проверено 24 мая 2015 года .
  111. Сэвидж, Дэвид Г. (7 сентября 1985 г.). «Вдова физика просит убрать имя мужа из оружейной лаборатории» . Лос-Анджелес Таймс . Архивировано из оригинала 18 января 2015 года . Проверено 9 мая 2014 года .
  112. ^ Лоуренс, Мэри Б. (октябрь 1986). «Так говорят» . Ученый . выдержки . Проверено 9 мая 2014 года .
  113. ^ "Изменение имени" . Milwaukee Journal . Ассошиэйтед Пресс. 8 июня 1987 г. с. . Проверено 24 мая 2015 года .
  114. Кауфман, Джордж Б. (февраль 2000 г.). «Лоуренс, Эрнест Орландо» . Американская национальная биография в Интернете . Проверено 22 июня 2015 года .

Ссылки [ править ]

  • Альварес, Луис (1970). «Эрнест Орландо Лоуренс 1901–1958» (PDF) . Биографические воспоминания Национальной академии наук .
  • Бречин, Грей А. (1999). Имперский Сан-Франциско: городская власть, земные руины . Беркли, Калифорния: Калифорнийский университет Press. ISBN 978-0-520-21568-9. OCLC  40331167 .
  • Чайлдс, Герберт (1968). Американский гений: жизнь Эрнеста Орландо Лоуренса, отца циклотрона . Нью-Йорк, Нью-Йорк: EP Dutton. ISBN 978-0-525-05443-6. OCLC  273351 .
  • Хорошо, Ленор; Ремингтон, Джесси А. (1972). Инженерный корпус: строительство в США (PDF) . Вашингтон, округ Колумбия: Центр военной истории армии США. OCLC  834187 . Проверено 25 августа 2013 года .
  • Грин, Бенджамин П. (2007). Эйзенхауэр, Совет по науке и дебаты о запрещении ядерных испытаний, 1945–1963 гг . Стэнфорд, Калифорния: Издательство Стэнфордского университета. ISBN 9780804754453. OCLC  65204949 .
  • Heilbron, JL ; Зайдель, Роберт В. (1989). Лоуренс и его лаборатория: история лаборатории Лоуренса Беркли . Беркли, Калифорния: Калифорнийский университет Press. ISBN 978-0-520-06426-3. OCLC  19455957 . Проверено 24 мая 2015 года .
  • Херкен, Грегг (2002). Братство бомбы: запутанные жизни и верность Роберта Оппенгеймера, Эрнеста Лоуренса и Эдварда Теллера . Нью-Йорк, Нью-Йорк: книги Холта в мягкой обложке. ISBN 978-0-8050-6589-3. OCLC  48941348 .
  • Хьюлетт, Ричард Г .; Андерсон, Оскар Э. (1962). Новый мир, 1939–1946 (PDF) . Физика сегодня . 15 . Юниверсити-Парк, Пенсильвания: Издательство Пенсильванского государственного университета. п. 62. Bibcode : 1962PhT .... 15l..62H . DOI : 10.1063 / 1.3057919 . ISBN 978-0-520-07186-5. OCLC  637004643 . Проверено 26 марта 2013 года .
  • Джонс, Винсент (1985). Манхэттен: Армия и атомная бомба (PDF) . Вашингтон, округ Колумбия: Центр военной истории армии США. OCLC  10913875 . Проверено 25 августа 2013 года .
  • Сегре, Эмилио (1993). Разум, всегда в движении: автобиография Эмилио Сегре . Беркли, Калифорния: Калифорнийский университет Press. ISBN 978-0-520-07627-3. OCLC  25629433 .
  • Зайдель, Роберт В. (1983). «Ускорение науки: послевоенное преобразование радиационной лаборатории Лоуренса». Исторические исследования в физических науках . 13 (2): 375–400. ISSN  1939-1811 . JSTOR  27757520 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Аннотированная библиография Эрнеста О. Лоуренса из Электронной библиотеки ядерных вопросов Алсоса
  • Лоуренс и циклотрон: веб-выставка Центра истории AIP
  • Эрнест Орландо Лоуренс - Человек, его лаборатория, его наследие
  • Лоуренс и его лаборатория: взгляд историка на годы Лоуренса
  • Лаборатория Лоуренса Ливермора: Вспоминая Е. О. Лоуренса
  • Эрнест Лоуренс на Nobelprize.org
  • Nobel-Winners.com: Эрнест Лоуренс
  • Эрнест Лоуренс в Find a Grave