Biografie van Ernest Lawrence, uitvinder van de Cyclotron

Ernest Lawrence (8 augustus 1901 - 27 augustus 1958) was een Amerikaanse fysicus die de cyclotron uitvond, een apparaat dat wordt gebruikt om geladen deeltjes in een spiraalvormig patroon te versnellen met behulp van een magnetisch veld. De cyclotron en zijn opvolgers zijn een integraal onderdeel van het gebied van hoge-energiefysica. Lawrence ontving de Nobelprijs voor natuurkunde van 1939 voor deze uitvinding.

Lawrence speelde ook een essentiële rol in het Manhattan Project en verwierf veel van de uraniumisotoop die werd gebruikt in de atoombom die werd gelanceerd in Hiroshima, Japan. Bovendien was hij opmerkelijk omdat hij pleitte voor overheidssponsoring van grote onderzoeksprogramma's of 'Big Science'.

Snelle feiten: Ernest Lawrence

• Bezetting: Natuurkundige
• Bekend om: Winnaar van de Nobelprijs voor natuurkunde 1939 voor de uitvinding van de cyclotron; werkte aan het Manhattan Project
• Geboren: 8 augustus 1901 in Canton, South Dakota
• Ging dood: 27 augustus 1958 in Palo Alto, Californië
• Ouders: Carl en Gunda Lawrence
• Onderwijs: University of South Dakota (B.A.), University of Minnesota (M.A.), Yale University (Ph.D.)
• Echtgenoot: Mary Kimberly (Molly) Blumer
• Kinderen: Eric, Robert, Barbara, Mary, Margaret en Susan

Vroege leven en onderwijs

Ernest Lawrence was de oudste zoon van Carl en Gunda Lawrence, beiden opvoeders van Noorse afkomst. Hij groeide op rond mensen die succesvolle wetenschappers werden: zijn jongere broer John werkte met hem samen aan de medische toepassingen van de cyclotron, en zijn beste vriend Merle Tuve in zijn jeugd was een baanbrekende fysicus.

Lawrence ging naar Canton High School en studeerde vervolgens een jaar aan het Saint Olaf College in Minnesota voordat hij overstapte naar de Universiteit van South Dakota. Daar behaalde hij zijn bachelordiploma in chemie, waar hij afstudeerde in 1922. Lawrence was aanvankelijk een premed-student en schakelde over naar natuurkunde met de aanmoediging van Lewis Akeley, een decaan en een professor in de natuurkunde en scheikunde aan de universiteit. Als een invloedrijke figuur in het leven van Lawrence, zou de foto van Dean Akeley later aan de muur van het kantoor van Lawrence hangen, een galerij met opmerkelijke wetenschappers zoals Niels Bohr en Ernest Rutherford.

Lawrence behaalde zijn master in natuurkunde aan de Universiteit van Minnesota in 1923, vervolgens een Ph.D. uit Yale in 1925. Hij bleef nog drie jaar in Yale, eerst als onderzoeker en later universitair docent, voordat hij in 1928 universitair hoofddocent werd aan de University of California, Berkeley. In 1930, op 29-jarige leeftijd, werd Lawrence een "hoogleraar" in Berkeley - het jongste ooit lid van de faculteit die die titel bekleedde.

De uitvinding van de Cyclotron

Lawrence kwam op het idee van de cyclotron na een diagram te hebben bekeken in een paper geschreven door de Noorse ingenieur Rolf Wideroe. Wideroe's papier beschreef een apparaat dat deeltjes met hoge energie kon produceren door ze heen en weer te "duwen" tussen twee lineaire elektroden. Het versnellen van deeltjes tot voldoende energieën voor studie zou echter lineaire elektroden vereisen die te lang waren om in een laboratorium te bevatten. Lawrence besefte dat een circulaire, in plaats van lineair, zou een versneller een vergelijkbare methode kunnen gebruiken om geladen deeltjes in een spiraalvormig patroon te versnellen.

Lawrence ontwikkelde het cyclotron met enkele van zijn eerste afgestudeerde studenten, waaronder Niels Edlefsen en M. Stanley Livingston. Edlefsen hielp bij het ontwikkelen van het eerste proof-of-concept van de cyclotron: een cirkelvormig apparaat van 10 centimeter gemaakt van brons, was en glas.

Daaropvolgende cyclotrons waren groter en in staat deeltjes tot hogere en hogere energieën te versnellen. Een cyclotron ongeveer 50 keer groter dan de eerste werd voltooid in 1946. Het vereiste een magneet die 4.000 ton woog en een gebouw met een diameter van ongeveer 160 voet en 100 voet lang.

Manhattan Project

Tijdens de Tweede Wereldoorlog werkte Lawrence aan het Manhattan Project om de atoombom te helpen ontwikkelen. De atoombom vereiste de "splijtbare" isotoop van uranium, uranium-235, en moest worden gescheiden van de veel meer overvloedige isotoop uranium-238. Lawrence stelde voor dat de twee gescheiden konden worden vanwege hun kleine massaverschil, en ontwikkelde werkende apparaten genaamd "calutrons" die de twee isotopen elektromagnetisch konden scheiden.

De calutrons van Lawrence werden gebruikt om uranium-235 af te scheiden, dat vervolgens werd gezuiverd door andere apparaten. Het grootste deel van de uranium-235 in de atoombom die Hiroshima, Japan vernietigde, werd verkregen met behulp van de apparaten van Lawrence.

Later leven en dood

Na de Tweede Wereldoorlog voerde Lawrence campagne voor Big Science: massale overheidsuitgaven voor grote wetenschappelijke programma's. Hij maakte deel uit van de Amerikaanse delegatie op de conferentie van Genève in 1958, een poging om het testen van atoombommen op te schorten. Lawrence werd echter ziek toen hij in Genève was en keerde terug naar Berkeley, waar hij een maand later stierf op 27 augustus 1958.

Na de dood van Lawrence werden het Lawrence Berkeley National Laboratory en het Lawrence Livermore National Laboratory naar hem vernoemd.

nalatenschap

De grootste bijdrage van Lawrence was de ontwikkeling van het cyclotron. Met zijn cyclotron produceerde Lawrence een element dat niet voorkomt in de natuur, technetium, evenals radio-isotopen. Lawrence onderzocht ook de toepassingen van de cyclotron in biomedisch onderzoek; het cyclotron zou bijvoorbeeld radioactieve isotopen kunnen produceren, die kunnen worden gebruikt om kanker te behandelen of als tracers voor studies in het metabolisme.

Het cyclotron-ontwerp inspireerde later deeltjesversnellers, zoals de synchrotron, die zijn gebruikt om aanzienlijke vooruitgang te boeken in de deeltjesfysica. De Large Hadron Collider, die werd gebruikt om het Higgs-boson te ontdekken, is een synchrotron.

bronnen

• Alvarez, Luis W. "Ernest Orlando Lawrence. (1970): 251-294."
• American Institute of Physics. ”Lawrence and the bomb.” N.d.
• Berdahl, Robert M. "The Lawrence Legacy". 10 december 2001.
• Birge, Raymond T. "Uitreiking van de Nobelprijs aan professor Ernest O. Lawrence." Science (1940): 323-329.
• Hiltzik, Michael. Big Science: Ernest Lawrence en de uitvinding die het militair-industrieel complex lanceerde. Simon & Schuster, 2016.
• Keats, Jonathon. 'De man die' Big Science ', Ernest Lawrence, heeft uitgevonden.”16 juli 2015.
• Rosenfeld, Carrie. "Ernest O. Lawrence (1901 - 1958)." N.d.
• Yarris, Lynn. "Lab rouwt om de dood van Molly Lawrence, weduwe van Ernest O. Lawrence." 8 januari 2003.