Эрнест Лоуренс -Ernest Lawrence

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

( 1901-08-08 )8 августа 1901 г.
Умер 27 августа 1958 г. ( 1958-08-27 )(57 лет)
Альма-матер
Известен
Супруг(а)
Мэри К. Блумер
( м.  1932 г. )
Дети 2 сына, 4 дочери
Родные Джон Х. Лоуренс (брат)
Награды
 
Научная карьера
Поля Физика
Учреждения
Тезис Фотоэлектрический эффект в парах калия как функция частоты света  (1924 г.)
Докторантура Уильям Фрэнсис Грей Суонн
Докторанты
 
Подпись
Эрнест О Лоуренс подпись.svg

Ernest Orlando Lawrence ; 8 августа 1901 — 27 августа 1958) — американский физик -ядерщик, лауреат Нобелевской премии по физике 1939 года за изобретение циклотрона . Он известен своей работой по разделению изотопов урана для Манхэттенского проекта , а также основанием Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли и Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса .

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 Калифорнийский университет в Беркли , став там самым молодым профессором. два года спустя. Однажды вечером в библиотеке Лоуренс был заинтригован схемой ускорителя, который производил высокоэнергетические частицы . Он подумал, как сделать его компактным, и придумал круглую ускорительную камеру 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. Помимо использования циклотрона в физике, Лоуренс также поддержал 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 калутроны , гибрид стандартного лабораторного масс-спектрометра и циклотрона. В Ок-Ридже, штат Теннесси , был построен огромный завод по электромагнитной сепарации , получивший название Y-12 . Процесс был неэффективным, но он работал.

После войны Лоуренс активно выступал за государственную поддержку крупных научных программ и был активным 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 разместил в Ливерморе, Калифорния . После его смерти регенты Калифорнийского университета переименовали в его честь Ливерморскую национальную лабораторию Лоуренса и Национальную лабораторию Лоуренса в Беркли . Химический элемент номер 103 был назван лоуренсием в его честь после его открытия в Беркли в 1961 году.

Ранние годы

Эрнест Орландо Лоуренс родился в Кантоне, Южная Дакота , 8 августа 1901 года. Его родители, Карл Густавус и Гунда (урожденная Джейкобсон) Лоуренс, были потомками норвежских иммигрантов, которые познакомились во время преподавания в средней школе в Кантоне, где его отец также был заведующим школами. 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 Туве , который впоследствии стал высококвалифицированным физиком.

Лоуренс посещал государственные школы Кантона и Пьера , затем поступил в колледж Св. Олафа в Нортфилде, штат Миннесота , но через год перевелся в Университет Южной Дакоты в Вермиллионе . Он получил степень бакалавра химии в 1922 году и степень магистра гуманитарных наук (MA) по физике в Университете Миннесоты в 1923 году под руководством Уильяма Фрэнсиса Грея Суона . Для своей магистерской работы Лоуренс построил экспериментальный аппарат, который вращал эллипсоид через магнитное поле .

Лоуренс последовал за Сваном 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 Слоуна, написав докторскую диссертацию по фотоэлектрическим действие в парах калия. Он был избран членом Sigma Xi и по рекомендации Свана получил стипендию Национального исследовательского совета . Вместо того, чтобы использовать его для поездки в Европу, как это было принято в то время, он остался в Йельском университете со Суонном в качестве исследователя.

Вместе с Джесси Бимсом из Университета Вирджинии Лоуренс продолжил исследования фотоэлектрического эффекта. Они показали, что фотоэлектроны появляются в течение 2 x 10 -9 секунд после того, как фотоны попадают на фотоэлектрическую поверхность, что близко к пределу измерения в то время. Сокращение времени излучения за счет быстрого включения и выключения источника света сделало спектр излучаемой энергии более широким, в соответствии с принципом неопределенности Вернера Гейзенберга .

Ранняя карьера

В 1926 и 1927 годах Лоуренс получил предложения стать доцентами Вашингтонского университета в Сиэтле и Калифорнийского университета с зарплатой 3500 долларов в год. Йель сразу же принял предложение о должности доцента, но с окладом в 3000 долларов. Лоуренс предпочел остаться в более престижном Йельском университете, но, поскольку он никогда не был инструктором, это назначение вызвало недовольство некоторых его коллег по факультету, и в глазах многих оно все еще не компенсировало его иммигрантское происхождение из Южной Дакоты.

Лоуренс был принят на работу в качестве адъюнкт-профессора физики в Калифорнийский университет в 1928 году, а два года спустя стал профессором, став самым молодым профессором университета. Роберт Гордон Спроул , который стал президентом университета на следующий день после того, как Лоуренс стал профессором, был членом Богемского клуба , и он спонсировал членство Лоуренса в 1932 году. Через этот клуб Лоуренс познакомился с Уильямом Генри Крокером , Эдвином Поли и Джоном Фрэнсисом Нейланом . Это были влиятельные люди, которые помогли ему получить деньги для его исследований энергетических ядерных частиц. Были большие надежды на то, что развитие физики элементарных частиц принесет медицинское применение, и это привело к большей части раннего финансирования достижений, которые Лоуренс смог получить.

Во время учебы в Йельском университете Лоуренс познакомился с Мэри Кимберли (Молли) Блумер, старшей из четырех дочерей Джорджа Блумера, декана Йельской школы медицины . Впервые они встретились в 1926 году, обручились в 1931 году и поженились 14 мая 1932 года в Троицкой церкви на Грин в Нью-Хейвене, штат Коннектикут . У них было шестеро детей: Эрик, Маргарет, Мэри, Роберт, Барбара и Сьюзен. Лоуренс назвал своего сына Робертом в честь физика- теоретика Роберта Оппенгеймера , своего ближайшего друга в Беркли. В 1941 году сестра Молли Элси вышла замуж за Эдвина Макмиллана , который впоследствии получил Нобелевскую премию по химии в 1951 году.

Разработка циклотрона

Изобретение

Изобретение, принесшее Лоуренсу мировую известность, началось с наброска на клочке бумажной салфетки. Однажды вечером в 1929 году, сидя в библиотеке, Лоуренс просмотрел журнальную статью Рольфа Видероэ и был заинтригован одной из диаграмм. На нем изображено устройство, производящее частицы высокой энергии с помощью последовательности небольших «толчков». Изображенное устройство было выложено по прямой линии с использованием все более длинных электродов. В то время физики только начинали исследовать атомное ядро . В 1919 году новозеландский физик Эрнест Резерфорд выстрелил альфа-частицами в азот и сумел выбить протоны из некоторых ядер. Но ядра имеют положительный заряд, который отталкивает другие положительно заряженные ядра, и они тесно связаны друг с другом силой, которую физики только начинали понимать. Чтобы разбить их, чтобы разрушить их, потребовались бы гораздо более высокие энергии, порядка миллионов вольт.

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

Лоуренс понял, что такой ускоритель скоро станет слишком длинным и громоздким для его университетской лаборатории. Обдумывая способ сделать ускоритель более компактным, Лоуренс решил установить круглую ускорительную камеру между полюсами электромагнита. Магнитное поле удерживает заряженные протоны по спирали, когда они ускоряются между двумя полукруглыми электродами, соединенными с переменным потенциалом. Примерно через сотню оборотов протоны попадут в цель в виде пучка высокоэнергетических частиц. Лоуренс взволнованно сообщил своим коллегам, что он открыл метод получения частиц очень высокой энергии без использования какого-либо высокого напряжения. Первоначально он работал с Нильсом Эдлефсеном. Их первый циклотрон был сделан из латуни, проволоки и сургуча и имел диаметр всего четыре дюйма (10 см) — его можно было держать в одной руке, и, вероятно, он стоил в общей сложности 25 долларов.

Что нужно было Лоуренсу для развития идеи, так это то, что аспиранты смогут выполнять эту работу. Эдлефсен ушел, чтобы занять должность доцента в сентябре 1930 года, и Лоуренс заменил его Дэвидом Х. Слоаном и М. Стэнли Ливингстоном , которых он поручил разработать ускоритель Видероэ и циклотрон Эдлефсена соответственно. Оба имели собственную финансовую поддержку. Обе конструкции оказались практичными, и к маю 1931 года линейный ускоритель Слоана смог разогнать ионы до 1 МэВ. Перед Ливингстоном стояла более сложная техническая задача, но когда 2 января 1931 года он подал 1800 В на свой 11-дюймовый циклотрон, он получил вращающиеся протоны с напряжением 80 000 электрон-вольт . Через неделю у него было 1,22 МэВ при 3000 В, что более чем достаточно для его докторской диссертации по его конструкции.

Разработка

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

По схеме, которая впоследствии стала повторяющейся, как только появились 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 для 11-дюймового циклотрона за 800 долларов весил 2 тонны, но Лоуренс нашел массивный 80-тонный магнит, ржавеющий на свалке в Пало-Альто. для 27-дюймового, который был первоначально построен во время Первой мировой войны для питания трансатлантической радиолинии. В циклотроне у него был мощный научный прибор, но это не привело к научному открытию. В апреле 1932 года Джон Кокрофт и Эрнест Уолтон из Кавендишской лаборатории в Англии объявили, что им удалось бомбардировать литий протонами и преобразовать его в гелий . Требуемая энергия оказалась довольно низкой — в пределах возможностей 11-дюймового циклотрона. Узнав об этом, Лоуренс отправил телеграмму в Беркли и попросил проверить результаты Кокрофта и Уолтона. Команде потребовалось до сентября, в основном из-за отсутствия надлежащего оборудования для обнаружения.

Хотя важные открытия продолжали ускользать от Радиационной лаборатории Лоуренса , в основном из-за того, что она сосредоточилась на разработке циклотрона, а не на его научном использовании, благодаря своим все более крупным машинам Лоуренс смог предоставить важное оборудование, необходимое для экспериментов по физике высоких энергий . Вокруг этого устройства он построил то, что в 1930-х годах стало ведущей в мире лабораторией для новой области ядерно-физических исследований. Он получил патент на циклотрон в 1934 году, который передал Исследовательской корпорации , частному фонду, который финансировал большую часть ранних работ Лоуренса.

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

Прием

Используя новый 27-дюймовый циклотрон, команда из Беркли обнаружила, что каждый элемент, который они бомбардировали недавно открытым дейтерием , излучал энергию в том же диапазоне. Поэтому они постулировали существование новой и до сих пор неизвестной частицы, которая была возможным источником безграничной энергии. Уильям Лоуренс из The New York Times назвал Лоуренса «новым чудотворцем науки». По приглашению Кокрофта Лоуренс посетил Сольвейскую конференцию 1933 года в Бельгии. Это было регулярное собрание лучших физиков мира. Почти все были из Европы, но иногда приглашали выдающихся американских ученых, таких как Роберт А. Милликен или Артур Комптон . Лоуренса попросили сделать презентацию о циклотроне. Утверждения Лоуренса о безграничной энергии встретили в Сольве совсем иной прием. Он столкнулся с испепеляющим скептицизмом со стороны Джеймса Чедвика из Кавендишской лаборатории , физика, открывшего нейтрон в 1932 году, за что он был удостоен Нобелевской премии в 1935 году. наблюдалось загрязнение их аппарата.

Шестеро мужчин в костюмах и галстуках стоят перед гигантскими машинами.  На нем сидят еще двое.
60-дюймовый (1,52 м) циклотрон вскоре после завершения строительства в 1939 году. Ключевые фигуры в его разработке и использовании показаны стоя слева направо: Д. Кукси , Д. Корсон, Лоуренс, Р. Торнтон, Дж. Бэкус, WS Сейнсбери. 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. Тем временем в Кавендишской лаборатории Резерфорд и Марк Олифант обнаружили, что дейтерий плавится с образованием гелия-3 , что вызывает эффект, который наблюдали циклотронеры. Чедвик был прав не только в том, что они наблюдали заражение, но и упустили из виду еще одно важное открытие, открытие ядерного синтеза. В ответ Лоуренс продолжил создание еще более крупных циклотронов. 27-дюймовый циклотрон был заменен 37-дюймовым циклотроном в июне 1937 года, который, в свою очередь, был заменен 60-дюймовым циклотроном в мае 1939 года. Он использовался для бомбардировки железа и произвел первые радиоактивные изотопы в июне.

Поскольку было легче собрать деньги для медицинских целей, особенно для лечения рака, чем для ядерной физики, Лоуренс поощрял использование циклотрона для медицинских исследований. Работая со своим братом Джоном и Израилем Лайоном Чайкофф с факультета физиологии Калифорнийского университета, Лоуренс поддерживал исследования по использованию радиоактивных изотопов в терапевтических целях. Фосфор-32 легко производился в циклотроне, и Джон использовал его для лечения женщины, страдающей истинной полицитемией , болезнью крови. Джон использовал фосфор-32, созданный на 37-дюймовом циклотроне в 1938 году, в испытаниях на мышах, больных лейкемией . Он обнаружил, что радиоактивный фосфор концентрируется в быстрорастущих раковых клетках. Затем это привело к клиническим испытаниям на людях. Оценка терапии в 1948 году показала, что ремиссии наступали при определенных обстоятельствах. Лоуренс также надеялся на медицинское использование нейтронов. 20 ноября первый больной раком получил нейтронную терапию на 60-дюймовом циклотроне. Чайков провел испытания по использованию радиоактивных изотопов в качестве радиоактивных индикаторов для изучения механизма биохимических реакций.

Лоуренс был удостоен Нобелевской премии по физике в ноябре 1939 года «за изобретение и разработку циклотрона и за полученные с его помощью результаты, особенно в отношении искусственных радиоактивных элементов». Он был первым в Беркли, а также первым гражданином Южной Дакоты, получившим Нобелевскую премию, и первым, кто удостоился такой чести во время учебы в государственном университете. Церемония вручения Нобелевской премии состоялась 29 февраля 1940 года в Беркли, штат Калифорния , в связи со Второй мировой войной , в аудитории Уиллер-холла на территории кампуса университета. Лоуренс получил свою медаль от Карла Э. Валлерштедта, генерального консула Швеции в Сан-Франциско . Роберт В. Вуд написал Лоуренсу и прозорливо заметил: «Поскольку вы закладываете основы для катастрофического взрыва урана ... я уверен, что старый Нобель одобрил бы».

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, стоимость которого оценивалась в 2,65 миллиона долларов. . Фонд Рокфеллера выделил 1,15 миллиона долларов на запуск проекта.

Вторая мировая война и Манхэттенский проект

Радиационная лаборатория

После начала Второй мировой войны в Европе Лоуренс увлекся военными проектами. Он помог набрать персонал для Радиационной лаборатории Массачусетского технологического института , где американские физики разработали резонаторный магнетрон , изобретенный командой Олифанта в Великобритании. Название новой лаборатории было намеренно скопировано с названия лаборатории Лоуренса в Беркли из соображений безопасности. Он также стал участвовать в наборе персонала для подводных звуковых лабораторий для разработки методов обнаружения немецких подводных лодок. Тем временем в Беркли продолжались работы с циклотронами. В декабре 1940 года Гленн Т. Сиборг и Эмилио Сегре использовали 60-дюймовый (150 см) циклотрон для бомбардировки урана-238 дейтронами , производящими 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 обеспечило еще один способ создания атомной бомбы .

Лоуренс предложил Сегре работу помощника исследователя - относительно скромную должность для человека, открывшего элемент, - за 300 долларов США в месяц в течение шести месяцев. Однако, когда Лоуренс узнал, что Сегре оказался в ловушке в Калифорнии по закону, он снизил зарплату Сегре до 116 долларов США в месяц. 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 Кеннет Росс Маккензи (гражданин Канады) после окончания учебы.

Еще одна странная схема.  На этом изображении атомы отклоняются магнитом.
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, упрекнул американцев за невыполнение рекомендаций британского комитета MAUD , выступавшего за программу разработки атомной бомбы . Лоуренс уже думал о проблеме отделения делящегося изотопа урана-235 от урана-238 , процесс, известный сегодня как обогащение урана . Разделить изотопы урана было сложно, потому что два изотопа имеют почти идентичные химические свойства, и их можно было разделить только постепенно, используя их небольшие различия в массе. Разделение изотопов с помощью масс-спектрометра было методом, который Олифант впервые применил к литию в 1934 году.

Лоуренс начал переделывать свой старый 37-дюймовый циклотрон в гигантский масс-спектрометр. По его рекомендации директор Манхэттенского проекта бригадный генерал Лесли Р. Гроувс-младший назначил Оппенгеймера главой своей Лос-Аламосской лаборатории в Нью-Мексико . В то время как Радиационная лаборатория разработала процесс электромагнитного обогащения урана, Лос-Аламосская лаборатория разработала и сконструировала атомные бомбы. Как и Радиационная лаборатория, она находилась в ведении Калифорнийского университета.

Для электромагнитного разделения изотопов использовались устройства, известные как калютроны , гибрид двух лабораторных приборов, масс-спектрометра и циклотрона. Название произошло от «циклотронов Калифорнийского университета». В ноябре 1943 года команду Лоуренса в Беркли поддержали 29 британских ученых, в том числе Олифант.

В электромагнитном процессе магнитное поле отклоняет заряженные частицы в соответствии с их массой. Этот процесс не был ни элегантным с научной точки зрения, ни эффективным в промышленном отношении. По сравнению с газодиффузионной установкой или ядерным реактором установка электромагнитной сепарации потребляла бы больше дефицитных материалов, требовала бы больше рабочей силы для эксплуатации и стоила бы дороже. Тем не менее процесс был одобрен, поскольку он основан на проверенной технологии и, следовательно, представляет меньший риск. Более того, его можно было бы строить поэтапно, и он бы быстро вышел на промышленную мощность.

Oak Ridge

Ответственность за проектирование и строительство завода по электромагнитной сепарации в Ок-Ридже, штат Теннесси , получившего название Y-12 , была возложена на Stone & Webster . Калутроны с использованием 14 700 тонн серебра были изготовлены компанией Allis-Chalmers в Милуоки и отправлены в Ок-Ридж. Проект предусматривал пять блоков обработки первого этапа, известных как ипподромы Alpha, и два агрегата для окончательной обработки, известные как ипподромы Beta. В сентябре 1943 года Гровс санкционировал строительство еще четырех гоночных трасс, известных как Alpha II. Когда в октябре 1943 года завод по графику пустили на испытания, 14-тонные вакуумные баки из-за силы магнитов расползлись, и их пришлось крепить более надежно. Более серьезная проблема возникла, когда магнитные катушки начали замыкаться. В декабре Гровс приказал разбить магнит, и внутри были обнаружены горсти ржавчины. Затем Гровс приказал снести беговые дорожки, а магниты отправить обратно на завод для очистки. Для очистки труб и фитингов на месте был установлен травильный завод.

Большое овальное сооружение.
Гоночная дорожка гигантского электромагнита Alpha I для обогащения урана на заводе Y-12, Ок-Ридж, Теннесси, около 1944–45. Калутроны , разработанные Лоуренсом, расположены вокруг кольца.

Теннесси Истман был нанят для управления Y-12. Первоначально Y-12 обогатил содержание урана-235 до 13–15% и отправил первые несколько сотен граммов в лабораторию Лос-Аламоса в марте 1944 года. Только 1 часть из 5825 исходного урана стала конечным продуктом. Остальное было разбрызгано по оборудованию в процессе. Напряженные усилия по извлечению помогли увеличить производство до 10% исходного урана-235 к январю 1945 года. В феврале гоночные трассы «Альфа» начали получать слегка обогащенное (1,4%) сырье с новой термодиффузионной установки С-50 . В следующем месяце он получил усиленное (5%) питание от газодиффузионной установки К-25 . К апрелю 1945 года К-25 производил уран, достаточно обогащенный, чтобы подавать его непосредственно на дорожки Бета.

16 июля 1945 года Лоуренс вместе с Чедвиком и Чарльзом А. Томасом наблюдал за ядерным испытанием первой атомной бомбы в Тринити . Немногие были более взволнованы его успехом, чем Лоуренс. Вопрос о том, как использовать теперь функциональное оружие против Японии, стал проблемой для ученых. В то время как Оппенгеймер не одобрял демонстрации силы нового оружия японским лидерам, Лоуренс твердо считал, что демонстрация была бы разумной. Когда при атомной бомбардировке Хиросимы без предупреждения была использована урановая бомба , Лоуренс очень гордился своим достижением.

Лоуренс надеялся, что в рамках Манхэттенского проекта будут разработаны улучшенные калютроны и построены гоночные трассы Alpha III, но они были сочтены неэкономичными. Гусеницы «Альфа» были закрыты в сентябре 1945 года. Хотя они работали лучше, чем когда-либо, они не могли конкурировать с К-25 и новым К-27, которые начали эксплуатироваться в январе 1946 года. В декабре завод Y-12 был закрыт, тем самым сокращение заработной платы Tennessee Eastman с 8600 до 1500 и экономия 2 миллионов долларов в месяц. Численность сотрудников Радиационной лаборатории сократилась с 1086 человек в мае 1945 года до 424 человек к концу года.

Послевоенная карьера

Большая наука

После войны Лоуренс активно выступал за государственное спонсорство крупных научных программ. Он был активным 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 деньги, 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 лучше удовлетворить за счет ядерных реакторов. Одним из препятствий был Калифорнийский университет, который стремился отказаться от своих военных обязательств во время войны. Лоуренсу и Гровсу удалось убедить Спроула согласиться на продление контракта. В 1946 году Манхэттенский проект потратил 7 долларов на физику в Калифорнийском университете на каждый доллар, потраченный университетом.

Большинству своих коллег Лоуренс казался чуть ли не отвращением к математическому мышлению. У него был самый необычный интуитивный подход к сложным физическим проблемам, и, объясняя ему новые идеи, можно было быстро научиться не запутывать проблему, записывая дифференциальное уравнение, которое могло бы прояснить ситуацию. Лоуренс говорил что-то вроде того, что он не хочет, чтобы его беспокоили математические детали, а «объясните мне физику проблемы». Можно было жить рядом с ним в течение многих лет и считать его почти математически неграмотным, но затем резко воспитать его, чтобы увидеть, насколько полностью он сохранил свои навыки в математике классического электричества и магнетизма.

Луис Альварес

184-дюймовый циклотрон был построен на доллары военного времени, полученные от Манхэттенского проекта. Он включал в себя новые идеи Эда Макмиллана и был завершен как синхроциклотрон . Он начал работу 13 ноября 1946 года. Впервые с 1935 года Лоуренс активно участвовал в экспериментах, работая с Юджином Гарднером в безуспешной попытке создать недавно открытые пи-мезоны с помощью синхротрона. Затем Сезар Латтес использовал созданный ими прибор для обнаружения отрицательных пи-мезонов в 1948 году.

Ответственность за национальные лаборатории перешла к недавно созданной Комиссии по атомной энергии (AEC) 1 января 1947 года. В том же году Лоуренс запросил 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 должен был истечь 1 июля 1948 года, и некоторые члены правления хотели снять с университета ответственность за управление лабораторией за пределами Калифорнии. После некоторых переговоров университет согласился продлить контракт с Лос-Аламосской национальной лабораторией еще на четыре года и назначить профессором Норриса Брэдбери , сменившего Оппенгеймера на посту ее директора в октябре 1945 года. Вскоре после этого Лоуренс получил все запрошенные средства.

Лоуренс (справа) с Робертом Оппенгеймером на 184-дюймовом циклотроне.

Несмотря на то, что он голосовал за Франклина Рузвельта , Лоуренс был республиканцем , который категорически не одобрял усилия Оппенгеймера перед войной по объединению в профсоюзы работников радиационной лаборатории, которые Лоуренс считал «левосторонней деятельностью». Лоуренс считал политическую деятельность пустой тратой времени, которую лучше потратить на научные исследования, и предпочитал, чтобы ее не пускали в Радиационную лабораторию. В холодном климате холодной войны послевоенного Калифорнийского университета Лоуренс считал действия Комитета Палаты представителей по антиамериканской деятельности законными и не рассматривал их как свидетельство системной проблемы, связанной с академической свободой или правами человека . Он защищал людей в своей лаборатории, но еще больше защищал репутацию лаборатории. Он был вынужден защищать сотрудников радиационной лаборатории, таких как Роберт Сербер , которые находились под следствием Совета по безопасности персонала университета. В нескольких случаях он выдавал характеристики в поддержку сотрудников. Однако Лоуренс запретил Фрэнку , брату Роберта Оппенгеймера, посещать Радиационную лабораторию, что испортило его отношения с Робертом. Яростная кампания присяги на верность в Калифорнийском университете также оттолкнула преподавателей. Когда были проведены слушания по отмене допуска Роберта Оппенгеймера к секретной службе, Лоуренс отказался присутствовать из-за болезни, но в его отсутствие была представлена ​​стенограмма, в которой он критиковал Оппенгеймера. Успех Лоуренса в создании творческой совместной лаборатории был подорван неприязнью и недоверием, вызванными политической напряженностью.

Термоядерное оружие

Лоуренс был встревожен первым ядерным испытанием , проведенным Советским Союзом в августе 1949 года. Он пришел к выводу, что надлежащей реакцией были всемерные усилия по созданию более крупного ядерного оружия: водородной бомбы . Он предложил использовать ускорители вместо ядерных реакторов для производства нейтронов, необходимых для создания трития , необходимого для бомбы, а также плутония, что было сложнее, поскольку потребовались бы гораздо более высокие энергии. Он впервые предложил построить Mark I, прототип линейного ускорителя на 25 МэВ стоимостью 7 миллионов долларов под кодовым названием «Ускоритель испытаний материалов» (MTA). Вскоре он заговорил о новом, еще более крупном МТА, известном как Mark II, который мог производить тритий или плутоний из обедненного урана-238. Сербер и Сегре тщетно пытались объяснить технические проблемы, из-за которых это было непрактично, но Лоуренс чувствовал, что они непатриотичны.

Лоуренс решительно поддержал кампанию Эдварда Теллера по созданию второй лаборатории ядерного оружия, которую Лоуренс предложил разместить вместе с MTA Mark I в Ливерморе, Калифорния . Лоуренсу и Теллеру пришлось отстаивать свою позицию не только перед Комиссией по атомной энергии, которая этого не хотела, и Лос-Аламосской национальной лабораторией, которая была категорически против, но и против сторонников, которые считали Чикаго более подходящим местом для этого. Новая лаборатория в Ливерморе была окончательно одобрена 17 июля 1952 года, но MTA Mark II 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. Тем временем космотрон Брукхейвенской национальной лаборатории сгенерировал пучок мощностью 1 ГэВ.

Смерть и наследие

Помимо Нобелевской премии, Лоуренс получил медаль Эллиотта Крессона и медаль Хьюза в 1937 году, премию Комстока по физике в 1938 году, медаль и премию Дадделла в 1940 году, медаль Холли в 1942 году, медаль за заслуги в 1946 году, Приз Уильяма Проктера в 1951 году, медаль Фарадея в 1952 году и премию Энрико Ферми от Комиссии по атомной энергии в 1957 году. В 1948 году он стал офицером Почетного легиона и стал первым лауреатом премии Сильвануса Тайера Военная академия США в 1958 году.

В июле 1958 года президент Дуайт Д. Эйзенхауэр попросил Лоуренса поехать в Женеву, Швейцария , чтобы помочь в переговорах с Советским Союзом о предложенном 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 очень хотел, чтобы Лоуренс был частью женевской делегации, потому что Лоуренс, как известно, выступал за продолжение ядерных испытаний. Несмотря на тяжелое обострение хронического язвенного колита , Лоуренс решил поехать, но в Женеве он заболел, и его срочно доставили обратно в госпиталь Стэнфордского университета . Хирурги удалили большую часть его толстой кишки , но обнаружили другие проблемы, в том числе тяжелый атеросклероз в одной из его артерий. Он умер в больнице Пало-Альто 27 августа 1958 года, через девятнадцать дней после своего 57-летия. Молли не хотела публичных похорон, но согласилась на поминальную службу в Первой конгрегационалистской церкви в Беркли. С хвалебной речью выступил президент Калифорнийского университета Кларк Керр .

Всего через 23 дня после его смерти регенты Калифорнийского университета проголосовали за переименование двух ядерных исследовательских центров университета в честь Лоуренса: Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса и Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли . Премия Эрнеста Орландо Лоуренса была учреждена в его память в 1959 году. Химический элемент номер 103, открытый в Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли в 1961 году, был назван в его честь лоуренсием . В 1968 году в его честь был создан Центр общественного научного образования Lawrence Hall of Science . Его документы находятся в библиотеке Бэнкрофта Калифорнийского университета в Беркли.

В 1980-х вдова Лоуренса несколько раз обращалась в Попечительский совет Калифорнийского университета с просьбой удалить имя ее мужа из Ливерморской лаборатории из-за того, что она сосредоточена на ядерном оружии, которое Лоуренс помог создать, но каждый раз получала отказ. Она пережила своего мужа более чем на 44 года и умерла в Уолнат-Крик, Калифорния , в возрасте 92 лет 6 января 2003 года.

Джордж Б. Кауфман писал, что:

До него «маленькой наукой» занимались в основном одинокие люди, работавшие на скромные средства в небольших масштабах. После него массовые промышленные, и особенно государственные, затраты рабочей силы и денежных средств сделали «большую науку», осуществляемую крупными исследовательскими коллективами, важнейшим сегментом народного хозяйства.

использованная литература

Цитаты

Библиография

внешние ссылки

Награды
Предшествует
никто

Премия Сильвануса Тайера 1 958
Преемник