Biografie van Ernest Lawrence, uitvinder van de Cyclotron

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

Lawrence speelde ook een essentiële rol in de Manhattan Project, waarbij een groot deel van de uraniumisotoop wordt gebruikt die wordt gebruikt in de atoombom die wordt gelanceerd Hiroshima, Japan. Bovendien was hij opmerkelijk omdat hij pleitte voor overheidssponsoring van grote onderzoeksprogramma's, of 'Big Science'.

Snelle feiten: Ernest Lawrence

Ernest Lawrence was de oudste zoon van Carl en Gunda Lawrence, beiden opvoeders van Noorse afkomst. Hij groeide op met mensen die succesvolle wetenschappers werden: zijn jongere broer John werkte samen hem over de medische toepassingen van de cyclotron, en zijn jeugdvriendin Merle Tuve was een pionier natuurkundige.

Lawrence ging naar de Canton High School en studeerde vervolgens een jaar aan het Saint Olaf College in Minnesota voordat hij overstapte naar de University of South Dakota. Daar behaalde hij zijn bachelordiploma scheikunde en studeerde af in 1922. Aanvankelijk een student met première, schakelde Lawrence over op de natuurkunde met de aanmoediging van Lewis Akeley, een decaan en een professor in de natuurkunde en scheikunde aan de universiteit. Als een invloedrijk figuur in het leven van Lawrence zou de foto van Dean Akeley later aan de muur hangen Lawrence's kantoor, een galerie met vooraanstaande wetenschappers zoals Niels Bohr en Ernest Rutherford.

Lawrence behaalde zijn masterdiploma natuurkunde aan de Universiteit van Minnesota in 1923, daarna een Ph.D. van Yale in 1925. Hij bleef nog drie jaar bij Yale, eerst als research fellow en later als assistent-professor, 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 faculteitslid ooit dat die titel had.

Lawrence kwam op het idee van de cyclotron nadat hij een diagram had doorgenomen in een paper geschreven door de Noorse ingenieur Rolf Wideroe. Wideroe's paper beschreef een apparaat dat hoogenergetische deeltjes zou kunnen produceren door ze heen en weer te duwen tussen twee lineaire elektroden. Het versnellen van deeltjes tot voldoende energie voor onderzoek zou echter lineaire elektroden vereisen die te lang waren om in een laboratorium te bevatten. Lawrence realiseerde zich dat een circulairein plaats van lineair zou versneller een vergelijkbare methode kunnen gebruiken om geladen deeltjes in een spiraalpatroon te versnellen.

Lawrence ontwikkelde de cyclotron samen 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 van brons, was en glas.

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

Tijdens de Tweede Wereldoorlog werkte Lawrence aan het Manhattan Project en hielp bij het ontwikkelen van de atoombom. De atoombom vereiste de "splijtbare" isotoop van uranium, uranium-235, en moest worden gescheiden van de veel meer voorkomende isotoop uranium-238. Lawrence stelde voor dat de twee konden worden gescheiden 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 te scheiden, dat vervolgens door andere apparaten werd gezuiverd. Het grootste deel van het uranium-235 in de atoombom die Hiroshima, Japan, vernietigde, werd verkregen met behulp van Lawrence-apparaten.

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

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

Lawrence's grootste bijdrage was de ontwikkeling van de cyclotron. Met zijn cyclotron produceerde Lawrence een element dat niet voorkomt in de natuur, technetium en radio-isotopen. Lawrence onderzocht ook de toepassingen van de cyclotron in biomedisch onderzoek; de cyclotron zou bijvoorbeeld radioactieve isotopen kunnen produceren, die kunnen worden gebruikt voor de behandeling van kanker of als tracers voor studies naar de stofwisseling.

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 de Higgs-deeltje, is een synchrotron.

• Alvarez, Luis W. 'Ernest Orlando Lawrence. (1970): 251-294.”
• American Institute of Physics. ' Lawrence en de bom. ' 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-industriële complex lanceerde. Simon & Schuster, 2016.
• Keats, Jonathon. 'De man die' Big Science 'heeft uitgevonden, Ernest Lawrence.”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.