Ernest Lawrence -Ernest Lawrence

Ernest Lawrence
Hlava a ramena muže s brýlemi bez obrouček a tmavým oblekem a kravatou
Lawrence v roce 1939
narozený
Ernest Orlando Lawrence

( 1901-08-08 )8. srpna 1901
Zemřel 27. srpna 1958 (1958-08-27)(57 let)
Alma mater
Známý jako
manžel(i)
Mary K. Blumer
( m.  1932 ) .
Děti 2 synové, 4 dcery
Příbuzní John H. Lawrence (bratr)
Ocenění
 
Vědecká kariéra
Pole Fyzika
Instituce
Teze Fotoelektrický efekt v draselných parách jako funkce frekvence světla  (1924)
Doktorský poradce William Francis Grey Swann
Doktorandi
 
Podpis
Ernest O Lawrence signature.svg

Ernest Orlando Lawrence (8. srpna 1901 – 27. srpna 1958) byl americký jaderný fyzik a nositel Nobelovy ceny za fyziku v roce 1939 za vynález cyklotronu . Je známý svou prací na separaci izotopů uranu pro projekt Manhattan , stejně jako založením Lawrence Berkeley National Laboratory a Lawrence Livermore National Laboratory .

Lawrence, absolvent University of South Dakota a University of Minnesota , získal doktorát z fyziky na Yale v roce 1925. V roce 1928 byl přijat jako mimořádný profesor fyziky na University of California v Berkeley a stal se tam nejmladším řádným profesorem. o dva roky později. V její knihovně jednoho večera Lawrence zaujalo schéma urychlovače, který produkoval vysokoenergetické částice . Uvažoval o tom, jak by to mohlo být kompaktní, a přišel s nápadem na kruhovou urychlovací komoru mezi póly elektromagnetu . Výsledkem byl první cyklotron .

Lawrence pokračoval ve stavbě série stále větších a dražších cyklotronů. Jeho Radiační laboratoř se v roce 1936 stala oficiálním oddělením Kalifornské univerzity a jejím ředitelem se stal Lawrence. Kromě využití cyklotronu pro fyziku podporoval Lawrence také jeho využití při výzkumu lékařského využití radioizotopů. Během 2. světové války Lawrence vyvinul elektromagnetickou izotopovou separaci v Radiační laboratoři. Používala zařízení známá jako calutrony , hybrid standardního laboratorního hmotnostního spektrometru a cyklotronu. Obrovská továrna na elektromagnetickou separaci byla postavena v Oak Ridge, Tennessee , které se začalo říkat Y-12 . Proces byl neefektivní, ale fungoval.

Po válce Lawrence rozsáhle propagoval vládní sponzorství velkých vědeckých programů a byl silným zastáncem „ velké vědy “, s jejími požadavky na velké stroje a velké peníze. Lawrence silně podporoval kampaň Edwarda Tellera za druhou laboratoř jaderných zbraní, kterou Lawrence umístil v Livermore v Kalifornii . Po jeho smrti po něm regenti Kalifornské univerzity přejmenovali Lawrence Livermore National Laboratory a Lawrence Berkeley National Laboratory . Chemický prvek číslo 103 byl na jeho počest po svém objevu v Berkeley v roce 1961 pojmenován lawrencium .

Raný život

Ernest Orlando Lawrence se narodil v Kantonu v Jižní Dakotě 8. srpna 1901. Jeho rodiče, Carl Gustavus a Gunda (rozená Jacobson) Lawrence, byli oba potomci norských přistěhovalců, kteří se seznámili při výuce na střední škole v Kantonu, kde jeho otec byl také dozorcem škol. Měl mladšího bratra Johna H. Lawrence , který se stal lékařem , a byl průkopníkem na poli nukleární medicíny . Když vyrůstal, jeho nejlepším přítelem byl Merle Tuve , který se také stal vysoce dokonalým fyzikem.

Lawrence navštěvoval veřejné školy Canton a Pierre , pak se zapsal na St. Olaf College v Northfield, Minnesota , ale po roce přešel na University of South Dakota ve Vermillionu . V roce 1922 dokončil bakalářský titul v oboru chemie a v roce 1923 získal titul Master of Arts (MA) ve fyzice na University of Minnesota pod vedením Williama Francise Graye Swanna . Pro svou magisterskou práci Lawrence sestrojil experimentální zařízení, které otáčelo elipsoid magnetickým polem .

Lawrence následoval Swanna na University of Chicago a poté na Yale University v New Haven, Connecticut , kde Lawrence dokončil svůj doktorát filozofie (Ph.D.) ve fyzice v roce 1925 jako Sloane Fellow a napsal svou doktorskou práci o fotoelektrice . účinek v draselné páře. Byl zvolen členem Sigma Xi a na Swannovo doporučení získal stipendium National Research Council . Místo toho, aby ji použil k cestě do Evropy, jak bylo v té době zvykem, zůstal na univerzitě v Yale se Swannem jako výzkumníkem.

S Jesse Beamsem z University of Virginia pokračoval Lawrence ve výzkumu fotoelektrického jevu. Ukázali, že fotoelektrony se objevily během 2 x 10 −9 sekund od dopadu fotonů na fotoelektrický povrch – téměř na hranici tehdejšího měření. Zkrácení doby vyzařování rychlým zapínáním a vypínáním světelného zdroje rozšířilo spektrum vyzařované energie v souladu s principem neurčitosti Wernera Heisenberga .

Ranná kariéra

V roce 1926 a 1927, Lawrence obdržel nabídky asistentských profesorů z University of Washington v Seattlu a University of California za plat 3 500 $ ročně. Yale okamžitě odpovídal nabídce asistenta profesora, ale s platem 3 000 $. Lawrence se rozhodl zůstat na prestižnějším Yale, ale protože nikdy nebyl instruktorem, někteří jeho kolegové z fakulty toto jmenování nesnášeli a v očích mnohých to stále nekompenzovalo jeho původ přistěhovalců z Jižní Dakoty.

Lawrence byl najat jako docent fyziky na Kalifornské univerzitě v roce 1928 a o dva roky později se stal řádným profesorem a stal se nejmladším profesorem univerzity. Robert Gordon Sproul , který se stal prezidentem univerzity den poté, co se Lawrence stal profesorem, byl členem Bohemian Club a sponzoroval Lawrenceovo členství v roce 1932. Prostřednictvím tohoto klubu se Lawrence setkal s Williamem Henrym Crockerem , Edwinem Pauleym a Johnem Francisem Neylanem . Byli to vlivní muži, kteří mu pomohli získat peníze na výzkum energetických jaderných částic. Ve vývoji částicové fyziky byla velká naděje na lékařské využití, což vedlo k časnému financování pokroků, které Lawrence dokázal získat.

Na Yale se Lawrence setkal s Mary Kimberly (Molly) Blumerovou, nejstarší ze čtyř dcer George Blumera, děkana Yale School of Medicine . Poprvé se setkali v roce 1926 a zasnoubili se v roce 1931 a vzali se 14. května 1932 v Trinity Church on the Green v New Haven, Connecticut . Měli šest dětí: Eric, Margaret, Mary, Robert, Barbara a Susan. Lawrence pojmenoval svého syna Robert po teoretickém fyzikovi Robertu Oppenheimerovi , jeho nejbližším příteli v Berkeley. V roce 1941 se Mollyina sestra Elsie provdala za Edwina McMillana , který v roce 1951 získal Nobelovu cenu za chemii .

Vývoj cyklotronu

Vynález

Vynález, který přinesl Lawrenceovi mezinárodní slávu, začal jako skica na útržku papírového ubrousku. Když jednoho večera roku 1929 seděl v knihovně, Lawrence si prohlédl článek v časopise od Rolfa Widerøe a zaujal ho jeden z diagramů. Toto znázorňovalo zařízení, které produkovalo vysokoenergetické částice pomocí sledu malých "zatlačení". Znázorněné zařízení bylo uspořádáno v přímce pomocí stále delších elektrod. V té době začali fyzici zkoumat atomové jádro . V roce 1919 vypálil novozélandský fyzik Ernest Rutherford částice alfa do dusíku a podařilo se mu vyrazit protony z některých jader. Ale jádra mají kladný náboj, který odpuzuje další kladně nabitá jádra, a jsou spolu pevně spojena silou, které fyzici teprve začínali rozumět. Jejich rozbití, rozpadnutí by vyžadovalo mnohem vyšší energie, řádově miliony voltů.

Podivně vypadající schematické schéma
Schéma provozu cyklotronu z Lawrenceova patentu z roku 1934

Lawrence viděl, že takový urychlovač částic bude pro jeho univerzitní laboratoř brzy příliš dlouhý a nepraktický. Při zvažování způsobu, jak učinit urychlovač kompaktnějším, se Lawrence rozhodl umístit kruhovou urychlovací komoru mezi póly elektromagnetu. Magnetické pole by udrželo nabité protony ve spirální dráze, protože by byly urychlovány mezi pouhými dvěma půlkruhovými elektrodami spojenými se střídavým potenciálem. Po sto otáčkách nebo tak nějak by protony dopadly na cíl jako paprsek vysokoenergetických částic. Lawrence nadšeně řekl svým kolegům, že objevil metodu, jak získat částice o velmi vysoké energii bez použití jakéhokoli vysokého napětí. Zpočátku spolupracoval s Nielsem Edlefsenem. Jejich první cyklotron byl vyroben z mosazi, drátu a pečetního vosku a měl pouze čtyři palce (10 cm) v průměru – dal se držet v jedné ruce a pravděpodobně stál celkem 25 dolarů.

Co Lawrence potřeboval k rozvinutí myšlenky, byli schopní postgraduální studenti dělat práci. Edlefsen odešel, aby se stal odborným asistentem v září 1930, a Lawrence jej nahradil Davidem H. Sloanem a M. Stanley Livingstonem , s nimiž začal pracovat na vývoji Widerøeova urychlovače a Edlefsenova cyklotronu. Oba měli vlastní finanční podporu. Oba návrhy se ukázaly jako praktické a v květnu 1931 byl Sloanův lineární urychlovač schopen urychlit ionty na 1 MeV. Livingston měl větší technickou výzvu, ale když 2. ledna 1931 přivedl 1800 V na svůj 11palcový cyklotron, roztočily se mu protony o napětí 80 000 elektronvoltů . O týden později měl 1,22 MeV s 3 000 V, což bylo více než dost pro jeho dizertační práci o jeho konstrukci.

Rozvoj

Šest mužů v oblecích sedí na židlích, usmívá se a směje se
Setkání v Berkeley v roce 1940 ohledně plánovaného 184palcového (4,67 m) cyklotronu ( je vidět na tabuli ): Lawrence, Arthur Compton , Vannevar Bush , James B. Conant , Karl T. Compton a Alfred Lee Loomis

Jakmile se objevily první známky úspěchu, Lawrence začal plánovat nový, větší stroj. Lawrence a Livingston vypracovali návrh 27palcového (69 cm) cyklotronu na začátku roku 1932. Magnet pro 11palcový cyklotron za 800 dolarů vážil 2 tuny, ale Lawrence našel masivní 80tunový magnet rezavějící na vrakovišti v Palo Alto. pro 27palcový, který byl původně postaven během první světové války pro napájení transatlantického rádiového spojení. V cyklotronu měl mocný vědecký přístroj, ale to se nepromítlo do vědeckého objevu. V dubnu 1932 John Cockcroft a Ernest Walton v Cavendish Laboratory v Anglii oznámili, že bombardovali lithium protony a podařilo se jim jej přeměnit na helium . Potřebná energie se ukázala být docela nízká – v rámci možností 11palcového cyklotronu. Když se o tom Lawrence dozvěděl, poslal telegram do Berkeley a požádal o ověření Cockcroftových a Waltonových výsledků. Týmu to trvalo až do září, hlavně kvůli nedostatku adekvátního detekčního aparátu.

Ačkoli důležité objevy nadále unikaly Lawrenceově radiační laboratoři , hlavně kvůli jejímu zájmu o vývoj cyklotronu spíše než o jeho vědeckém použití, díky svým stále větším strojům byl Lawrence schopen poskytnout zásadní vybavení potřebné pro experimenty ve fyzice vysokých energií . Kolem tohoto zařízení vybudoval to, co se ve 30. letech 20. století stalo přední světovou laboratoří pro nový obor výzkumu jaderné fyziky. V roce 1934 získal patent na cyklotron, který přidělil Research Corporation , soukromé nadaci, která financovala většinu Lawrenceových raných prací.

V únoru 1936 prezident Harvardské univerzity , James B. Conant , učinil atraktivní nabídky Lawrenceovi a Oppenheimerovi. Prezident Kalifornské univerzity Robert Gordon Sproul reagoval zlepšením podmínek. Radiační laboratoř se stala oficiálním oddělením Kalifornské univerzity 1. července 1936, přičemž Lawrence formálně jmenoval jejího ředitele s asistentem ředitele na plný úvazek a univerzita souhlasila s tím, že na své výzkumné aktivity dá 20 000 USD ročně. Lawrence použil jednoduchý obchodní model: "Zaměstnával svou laboratoř postgraduálními studenty a mladšími učiteli katedry fyziky, čerstvými doktorandy ochotnými pracovat pro cokoli a držiteli stipendií a bohatými hosty schopnými sloužit za nic."

Recepce

Pomocí nového 27palcového cyklotronu tým v Berkeley zjistil, že každý prvek, který bombardovali nedávno objeveným deuteriem , vyzařoval energii a ve stejném rozsahu. Předpokládali proto existenci nové a dosud neznámé částice, která byla možným zdrojem neomezené energie. William Laurence z The New York Times popsal Lawrence jako „nového divotvorce vědy“. Na pozvání Cockcrofta se Lawrence v roce 1933 zúčastnil Solvayské konference v Belgii. Jednalo se o pravidelné setkání špičkových světových fyziků. Téměř všichni pocházeli z Evropy, ale příležitostně byl k účasti pozván vynikající americký vědec jako Robert A. Millikan nebo Arthur Compton . Lawrence byl požádán, aby přednesl prezentaci o cyklotronu. Lawrencovo tvrzení o neomezené energii se v Solvay setkalo s velmi odlišným přijetím. Narazil na uvadající skepticismus Jamese Chadwicka z Cavendish Laboratory , fyzika, který v roce 1932 objevil neutron , za což mu byla v roce 1935 udělena Nobelova cena. S britským přízvukem, který americkým uším zněl blahosklonně, Chadwick navrhl, pozoroval kontaminaci jejich zařízení.

Šest mužů v oblecích a kravatách stojí před gigantickou mašinérií.  Na ní sedí další dva.
60palcový (1,52 m) cyklotron brzy po dokončení v roce 1939. Klíčové postavy jeho vývoje a použití jsou zobrazeny ve stoje zleva doprava: D. Cooksey , D. Corson, Lawrence, R. Thornton, J, Backus, WS Sainsbury. V pozadí jsou Luis Walter Alvarez a Edwin McMillan .

Když se vrátil do Berkeley, zmobilizoval Lawrence svůj tým, aby pečlivě prošel výsledky a nashromáždil dostatek důkazů, aby Chadwicka přesvědčil. Mezitím v laboratoři Cavendish Rutherford a Mark Oliphant zjistili, že deuterium se slučuje za vzniku hélia-3 , což způsobuje efekt, který pozorovali cyklotronisté. Nejenže měl Chadwick pravdu v tom, že pozorovali kontaminaci, ale přehlédli ještě další důležitý objev, objev jaderné fúze. Lawrenceovou odpovědí bylo pokračovat ve vytváření ještě větších cyklotronů. 27palcový cyklotron byl nahrazen 37palcovým cyklotronem v červnu 1937, který byl zase nahrazen 60palcovým cyklotronem v květnu 1939. Byl používán k bombardování železa a v červnu produkoval své první radioaktivní izotopy.

Protože bylo snazší získat peníze na lékařské účely, zejména na léčbu rakoviny, než na jadernou fyziku, podpořil Lawrence použití cyklotronu pro lékařský výzkum. Lawrence ve spolupráci se svým bratrem Johnem a Israelem Lyonem Chaikoffem z katedry fyziologie Kalifornské univerzity podporoval výzkum využití radioaktivních izotopů pro terapeutické účely. Fosfor-32 byl snadno produkován v cyklotronu a John ho použil k vyléčení ženy postižené polycytemií vera , krevní chorobou. John použil fosfor-32 vytvořený v 37palcovém cyklotronu v roce 1938 při testech na myších s leukémií . Zjistil, že radioaktivní fosfor se koncentruje v rychle rostoucích rakovinných buňkách. To pak vedlo ke klinickým testům na lidských pacientech. Hodnocení terapie z roku 1948 ukázalo, že za určitých okolností došlo k remisi. Lawrence také doufal v lékařské využití neutronů. První pacient s rakovinou dostal neutronovou terapii z 60palcového cyklotronu 20. listopadu. Chaikoff provedl testy na použití radioaktivních izotopů jako radioaktivních indikátorů , aby prozkoumal mechanismus biochemických reakcí.

Lawrenceovi byla v listopadu 1939 udělena Nobelova cena za fyziku „za vynález a vývoj cyklotronu a za výsledky s ním získané, zejména s ohledem na umělé radioaktivní prvky“. Byl první v Berkeley a také první Jižní Dakotan, který se stal laureátem Nobelovy ceny, a první, kdo byl takto oceněn na státem podporované univerzitě. Slavnostní předání Nobelovy ceny se konalo 29. února 1940 v Berkeley v Kalifornii kvůli druhé světové válce v posluchárně Wheeler Hall v kampusu univerzity. Lawrence převzal medaili od Carla E. Wallerstedta, švédského generálního konzula v San Franciscu . Robert W. Wood napsal Lawrenceovi a prozíravě poznamenal: "Když pokládáte základy pro kataklyzmatickou explozi uranu... jsem si jistý, že by to starý Nobel schválil."

V březnu 1940 cestovali Arthur Compton , Vannevar Bush , James B. Conant , Karl T. Compton a Alfred Lee Loomis do Berkeley, aby projednali Lawrenceův návrh na 184palcový cyklotron s magnetem o hmotnosti 4 500 tun, jehož cena se odhadovala na 2,65 milionu dolarů. . Rockefellerova nadace dala 1,15 milionu dolarů na zahájení projektu.

Druhá světová válka a projekt Manhattan

Radiační laboratoř

Po vypuknutí druhé světové války v Evropě byl Lawrence zatažen do vojenských projektů. Pomáhal s náborem zaměstnanců pro MIT Radiation Laboratory , kde američtí fyzici vyvinuli dutinový magnetron vynalezený Oliphantovým týmem v Británii. Název nové laboratoře byl z bezpečnostních důvodů záměrně zkopírován z Lawrenceovy laboratoře v Berkeley. Zapojil se také do náboru zaměstnanců pro podvodní zvukové laboratoře, aby vyvinuli techniky pro odhalování německých ponorek. Mezitím práce pokračovaly v Berkeley s cyklotrony. V prosinci 1940 Glenn T. Seaborg a Emilio Segrè použili 60palcový (150 cm) cyklotron k bombardování uranu-238 deuterony produkujícími nový prvek, neptunium-238 , který se rozpadl emisí beta na plutonium-238 . Jeden z jeho izotopů, plutonium-239 , by mohl podstoupit jaderné štěpení, což poskytlo další způsob, jak vyrobit atomovou bombu .

Lawrence nabídl Segrèmu práci výzkumného asistenta – relativně nízká pozice pro někoho, kdo objevil prvek – za 300 USD měsíčně po dobu šesti měsíců. Když se však Lawrence dozvěděl, že Segrè byl legálně uvězněn v Kalifornii, snížil Segrèho plat dále na 116 USD měsíčně. Když regenti Kalifornské univerzity chtěli ukončit Segrèho zaměstnání kvůli jeho cizí státní příslušnosti, Lawrence dokázal udržet Segrèho tím, že ho najal jako lektora na částečný úvazek placeného Rockefellerovou nadací. Podobná opatření byla učiněna pro udržení jeho doktorandů Chien-Shiung Wu (čínský státní příslušník) a Kennetha Rosse MacKenzieho (kanadského státního příslušníka), když promovali.

Další zvláštní schéma.  Tento ukazuje atomy vychylované magnetem
Schematický diagram separace izotopů uranu v kalutronu

V září 1941 se Oliphant setkal s Lawrencem a Oppenheimerem v Berkeley, kde mu ukázali místo pro nový 184palcový (4,7 m) cyklotron. Oliphant si na oplátku vzal Američany za úkol, že se neřídili doporučeními britského výboru MAUD , který obhajoval program vývoje atomové bomby . Lawrence již přemýšlel o problému oddělení štěpného izotopu uranu-235 od uranu-238 , což je proces známý dnes jako obohacování uranu . Oddělování izotopů uranu bylo obtížné, protože tyto dva izotopy mají téměř identické chemické vlastnosti a bylo možné je oddělit pouze postupně pomocí jejich malých hmotnostních rozdílů. Separace izotopů pomocí hmotnostního spektrometru byla technika, kterou Oliphant propagoval s lithiem v roce 1934.

Lawrence začal převádět svůj starý 37palcový cyklotron na obří hmotnostní spektrometr. Na jeho doporučení ředitel projektu Manhattan , brigádní generál Leslie R. Groves, Jr. , jmenoval Oppenheimera vedoucím jeho laboratoře v Los Alamos v Novém Mexiku . Zatímco radiační laboratoř vyvinula proces elektromagnetického obohacování uranu, laboratoř v Los Alamos navrhla a zkonstruovala atomové bomby. Stejně jako Radiační laboratoř ji provozovala Kalifornská univerzita.

Elektromagnetická separace izotopů využívala zařízení známá jako kalutrony , hybrid dvou laboratorních přístrojů, hmotnostního spektrometru a cyklotronu. Název byl odvozen od „California University cyclotrons“. V listopadu 1943 byl Lawrenceův tým v Berkeley posílen 29 britskými vědci, včetně Oliphanta.

V elektromagnetickém procesu magnetické pole vychylovalo nabité částice podle hmotnosti. Tento proces nebyl ani vědecky elegantní, ani průmyslově účinný. Ve srovnání s plynovým difúzním zařízením nebo jaderným reaktorem by zařízení na elektromagnetickou separaci spotřebovalo více vzácných materiálů, vyžadovalo by více pracovní síly k provozu a jeho výstavba by byla dražší. Nicméně proces byl schválen, protože byl založen na osvědčené technologii, a proto představoval menší riziko. Navíc by mohl být postaven po etapách a rychle by dosáhl průmyslové kapacity.

Dubový hřeben

Zodpovědnost za návrh a konstrukci továrny na elektromagnetickou separaci v Oak Ridge, Tennessee , která se začala nazývat Y-12 , byla svěřena Stone & Webster . Kalutrony s použitím 14 700 tun stříbra byly vyrobeny společností Allis-Chalmers v Milwaukee a odeslány do Oak Ridge. Návrh požadoval pět jednotek pro zpracování první fáze, známých jako Alpha racetracks, a dvě jednotky pro finální zpracování, známé jako Beta racetracks. V září 1943 Groves povolil výstavbu dalších čtyř závodních drah, známých jako Alpha II. Když byla továrna v říjnu 1943 podle plánu uvedena do provozu, 14tunové vakuové nádrže se kvůli síle magnetů vychýlily a musely být upevněny bezpečněji. Vážnější problém nastal, když se magnetické cívky začaly zkratovat. V prosinci Groves nařídil rozbití magnetu a uvnitř byly nalezeny hrstky rzi. Groves poté nařídil strhnout závodní dráhy a poslat magnety zpět do továrny k vyčištění. Na místě byla zřízena mořička na čištění potrubí a tvarovek.

Velká oválná struktura.
Obří elektromagnet Alpha I závodní dráha pro obohacování uranu v továrně Y-12, Oak Ridge, Tennessee, přibližně 1944–45. Kalutrony , které Lawrence vyvinul, jsou umístěny kolem prstence.

Tennessee Eastman byl najat, aby řídil Y-12. Y-12 zpočátku obohatil obsah uranu-235 na 13 % až 15 % a prvních několik set gramů tohoto uranu odeslal do laboratoře v Los Alamos v březnu 1944. Jako konečný produkt se objevil pouze 1 díl z 5 825 uranu. Zbytek byl potřísněn přes zařízení v procesu. Namáhavé snahy o obnovu pomohly do ledna 1945 zvýšit produkci na 10 % uranu-235. V únoru začaly závodní dráhy Alpha dostávat mírně obohacené (1,4 %) krmivo z nového zařízení pro tepelnou difúzi S-50 . Příští měsíc dostal zvýšený (5 %) přívod z plynové difúzní elektrárny K-25 . V dubnu 1945 K-25 produkoval uran dostatečně obohacený, aby se mohl přivádět přímo do Beta stop.

16. července 1945 Lawrence pozoroval Trinity jaderný test první atomové bomby s Chadwickem a Charlesem A. Thomasem . Málokdo byl z jeho úspěchu nadšenější než Lawrence. Otázka, jak použít nyní funkční zbraň na Japonsko, se stala tématem pro vědce. Zatímco Oppenheimer upřednostňoval žádnou demonstraci síly nové zbraně japonským vůdcům, Lawrence silně cítil, že demonstrace by byla moudrá. Když byla při atomovém bombardování Hirošimy bez varování použita uranová bomba , Lawrence cítil velkou hrdost na svůj úspěch.

Lawrence doufal, že projekt Manhattan vyvine vylepšené calutrony a postaví závodní dráhy Alpha III, ale byly posouzeny jako neekonomické. Tratě Alpha byly uzavřeny v září 1945. Přestože fungovaly lépe než kdy předtím, nemohly konkurovat K-25 a novému K-27, které zahájily provoz v lednu 1946. V prosinci byl závod Y-12 uzavřen, čímž snížit výplatní pásku Tennessee Eastman z 8 600 na 1 500 a ušetřit 2 miliony dolarů měsíčně. Počet zaměstnanců v radiační laboratoři klesl z 1 086 v květnu 1945 na 424 do konce roku.

Poválečná kariéra

Velká věda

Po válce Lawrence intenzivně vedl kampaň za vládní sponzorování velkých vědeckých programů. Byl důrazným zastáncem Velké vědy s jejími požadavky na velké stroje a velké peníze a v roce 1946 požádal projekt Manhattan o více než 2 miliony dolarů na výzkum v Radiační laboratoři. Groves schválil peníze, ale přerušil řadu programů, včetně Seaborgova návrhu na „horkou“ radiační laboratoř v hustě osídleném Berkeley a Johna Lawrence na výrobu lékařských izotopů, protože tuto potřebu by nyní mohly lépe uspokojit jaderné reaktory. Jednou překážkou byla Kalifornská univerzita, která se chtěla zbavit svých válečných vojenských závazků. Lawrence a Groves dokázali přesvědčit Sproula, aby přijal prodloužení smlouvy. V roce 1946 utratil projekt Manhattan 7 dolarů za fyziku na Kalifornské univerzitě za každý dolar vynaložený univerzitou.

Většině svých kolegů se zdálo, že Lawrence má téměř odpor k matematickému myšlení. Měl velmi neobvyklý intuitivní přístup k příslušným fyzikálním problémům, a když mu vysvětloval nové myšlenky, člověk se rychle naučil nezamlžovat problém tím, že zapisuje diferenciální rovnici, která se může zdát, aby objasnila situaci. Lawrence by řekl něco v tom smyslu, že se nechce obtěžovat matematickými detaily, ale „vysvětlete mi fyziku problému“. Dalo by se žít v jeho blízkosti léta a myslet si o něm, že je téměř matematicky negramotný, ale pak být ostře vychován, aby viděl, jak dokonale si udržel své dovednosti v matematice klasické elektřiny a magnetismu.

Luis Alvarez

184palcový cyklotron byl dokončen za válečné dolary z projektu Manhattan. To včlenilo nové nápady Ed McMillan, a byl dokončen jako synchrocyclotron . Provoz zahájil 13. listopadu 1946. Poprvé od roku 1935 se pokusů aktivně účastnil Lawrence, který spolupracoval s Eugenem Gardnerem na neúspěšném pokusu vytvořit nedávno objevené mezony pí pomocí synchrotronu. César Lattes pak v roce 1948 použil přístroj, který vytvořil, k nalezení negativních mezonů pí.

Odpovědnost za národní laboratoře přešla 1. ledna 1947 na nově vytvořenou Komisi pro atomovou energii (AEC). Toho roku požádal Lawrence o 15 milionů dolarů na své projekty, které zahrnovaly nový lineární urychlovač a nový gigaelektronvoltový synchrotron, který se stal známým jako bevatron . Smlouva Kalifornské univerzity na provoz laboratoře v Los Alamos měla vypršet 1. července 1948 a někteří členové správní rady si přáli zbavit univerzitu odpovědnosti za provozování místa mimo Kalifornii. Po nějakém vyjednávání univerzita souhlasila s prodloužením smlouvy na to, co bylo nyní Národní laboratoří v Los Alamos na další čtyři roky, a jmenováním Norrise Bradburyho , který v říjnu 1945 nahradil Oppenheimera jako jejího ředitele, profesorem. Brzy poté Lawrence obdržel všechny finanční prostředky, o které žádal.

Lawrence (vpravo) s Robertem Oppenheimerem u 184palcového cyklotronu

Nehledě na skutečnost, že hlasoval pro Franklina Roosevelta , Lawrence byl republikán , který silně nesouhlasil s Oppenheimerovými snahami před válkou sdružit pracovníky Radiační laboratoře do odborů, které Lawrence považoval za „levotočivé aktivity“. Lawrence považoval politickou činnost za plýtvání časem, který je lepší věnovat vědeckému výzkumu, a dal přednost tomu, aby byla držena mimo Radiační laboratoř. V chladném klimatu studené války na poválečné Kalifornské univerzitě Lawrence akceptoval kroky Sněmovny reprezentantů pro neamerické aktivity jako legitimní a nepovažoval je za indikativní pro systémový problém zahrnující akademickou svobodu nebo lidská práva . Chránil jednotlivce ve své laboratoři, ale ještě více chránil pověst laboratoře. Byl nucen hájit zaměstnance Radiation Laboratory, jako je Robert Serber , kteří byli vyšetřováni Univerzitní radou pro personální bezpečnost. V několika případech vydal na podporu personálu reference o charakteru. Lawrence však zakázal bratrovi Roberta Oppenheimera Frankovi vstup do Radiační laboratoře, čímž poškodil jeho vztah s Robertem. Prudká kampaň za přísahu věrnosti na Kalifornské univerzitě také odehnala členy fakulty. Když se konala slyšení za účelem zrušení bezpečnostní prověrky Roberta Oppenheimera, Lawrence se odmítl zúčastnit kvůli nemoci, ale v jeho nepřítomnosti byl předložen přepis, ve kterém byl k Oppenheimerovi kritický. Lawrenceův úspěch při budování kreativní laboratoře pro spolupráci podkopaly špatné pocity a nedůvěra vyplývající z politického napětí.

Termonukleární zbraně

Lawrence byl znepokojen prvním jaderným testem Sovětského svazu v srpnu 1949. Správnou odpovědí, jak dospěl k závěru, bylo totální úsilí o sestrojení větší jaderné zbraně: vodíkové bomby . Navrhl použít urychlovače místo jaderných reaktorů k výrobě neutronů potřebných k vytvoření tritia , které bomba vyžadovala, a také plutonia, což bylo obtížnější, protože by bylo zapotřebí mnohem vyšší energie. Nejprve navrhl konstrukci Mark I, prototypu lineárního urychlovače 25 MeV za 7 milionů $ , kódově nazvaného Materials Test Accelerator (MTA). Brzy mluvil o novém, ještě větším MTA známém jako Mark II, který by mohl produkovat tritium nebo plutonium z ochuzeného uranu-238. Serber a Segrè se marně pokoušeli vysvětlit technické problémy, kvůli kterým to bylo nepraktické, ale Lawrence měl pocit, že jsou nevlastenecké.

Lawrence silně podporoval kampaň Edwarda Tellera za druhou laboratoř jaderných zbraní, kterou Lawrence navrhl umístit s MTA Mark I v Livermore v Kalifornii . Lawrence a Teller museli svůj případ diskutovat nejen s Komisí pro atomovou energii, která to nechtěla, a s Národní laboratoří v Los Alamos, která byla nesmiřitelně proti, ale se zastánci, kteří se domnívali, že Chicago je pro ni zjevnějším místem. Nová laboratoř v Livermore byla nakonec schválena 17. července 1952, ale Mark II MTA byla zrušena. Do této doby Komise pro atomovou energii utratila 45 milionů dolarů za Mark I, který zahájil provoz, ale používal se hlavně k výrobě polonia pro program jaderných zbraní. Mezitím Cosmotron z Brookhaven National Laboratory vytvořil paprsek 1 GeV.

Smrt a dědictví

Kromě Nobelovy ceny obdržel Lawrence medaili Elliotta Cressona a Hughesovu medaili v roce 1937, Comstockovu cenu za fyziku v roce 1938, Duddellovu medaili a cenu v roce 1940, Holleyovu medaili v roce 1942, medaili za zásluhy v roce 1946, Cena Williama Proctera v roce 1951, Faradayova medaile v roce 1952 a cena Enrica Fermiho od Komise pro atomovou energii v roce 1957. V roce 1948 byl jmenován důstojníkem Čestné legie a byl prvním držitelem ceny Sylvanuse Thayera . Americká vojenská akademie v roce 1958.

V červenci 1958 prezident Dwight D. Eisenhower požádal Lawrence, aby odcestoval do Ženevy ve Švýcarsku , aby pomohl vyjednat navrhovanou Smlouvu o částečném zákazu jaderných zkoušek se Sovětským svazem . Předseda AEC Lewis Strauss naléhal na Lawrenceovo zařazení. Oba muži argumentovali argumentem pro vývoj vodíkové bomby a Strauss pomohl získat finanční prostředky na Lawrenceův cyklotron v roce 1939. Strauss byl nadšený, že Lawrence bude součástí ženevské delegace, protože Lawrence byl známý tím, že upřednostňoval pokračování jaderných zkoušek. Přestože trpěl vážným vzplanutím své chronické ulcerózní kolitidy , Lawrence se rozhodl odejít, ale v Ženevě onemocněl a byl převezen zpět do nemocnice na Stanfordské univerzitě . Chirurgové odstranili velkou část jeho tlustého střeva , ale našli další problémy, včetně těžké aterosklerózy v jedné z jeho tepen. Zemřel v nemocnici Palo Alto 27. srpna 1958, devatenáct dní po svých 57. narozeninách. Molly nechtěla veřejný pohřeb, ale souhlasila se vzpomínkovou bohoslužbou v First Congregationalist Church v Berkeley. Smuteční řeč pronesl prezident Kalifornské univerzity Clark Kerr .

Pouhých 23 dní po jeho smrti hlasovali regenti Kalifornské univerzity pro přejmenování dvou univerzitních jaderných výzkumných pracovišť po Lawrenceovi: Lawrence Livermore National Laboratory a Lawrence Berkeley National Laboratory . Cena Ernesta Orlanda Lawrence byla založena na jeho památku v roce 1959. Chemický prvek číslo 103, objevený v Lawrence Berkeley National Laboratory v roce 1961, byl po něm pojmenován lawrencium . V roce 1968 bylo na jeho počest založeno veřejné vědecké vzdělávací centrum Lawrence Hall of Science . Jeho dokumenty jsou v Bancroft Library na University of California v Berkeley.

V 80. letech 20. století vdova po Lawrenceovi několikrát požádala Radu vladařů University of California, aby odstranila jméno jejího manžela z Livermore Laboratory, kvůli jejímu zaměření na jaderné zbraně, které Lawrence pomáhal stavět, ale pokaždé to bylo zamítnuto. Svého manžela přežila o více než 44 let a zemřela ve Walnut Creek v Kalifornii ve věku 92 let 6. ledna 2003.

George B. Kauffman napsal, že:

Před ním „malou vědu“ prováděli převážně osamělí jedinci pracující se skromnými prostředky v malém měřítku. Po něm se masivní průmyslové a zejména vládní výdaje na pracovní sílu a peněžní financování staly „velkou vědou“, prováděnou rozsáhlými výzkumnými týmy, hlavním segmentem národního hospodářství.

Reference

Citace

Bibliografie

externí odkazy

Ocenění
Předcházelo
žádný
Cena Sylvanus Thayer
1958
Uspěl