Ernest Lawrence - Ernest Lawrence


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Ernest Lawrence
Cabeça e ombros de um homem usando óculos sem aro, e um terno escuro e gravata
Lawrence em 1939
Nascermos
Ernest Orlando Lawrence

( 1901/08/08 )08 de agosto de 1901
Canton, Dakota do Sul , Estados Unidos
Morreu 27 de agosto de 1958 (1958/08/27)(com idade 57)
Palo Alto, Califórnia , Estados Unidos
Residência Berkeley, Califórnia
Nacionalidade americano
alma mater Universidade de Dakota do Sul , BA
Universidade de Minnesota , MA
Yale University , Ph.D.
Conhecido por Invenção do ciclotron
Projeto Manhattan
Cônjuge (s) Mary K. "Molly" (Blumer) Lawrence (1910-2003)
(m. 1932-1958, sua morte )
Crianças 2 filhos, 4 filhas
Prêmios Medalha Hughes (1937)
Elliott Cresson Medal (1937)
Prêmio Comstock em Física (1938)
Prêmio Nobel de Física (1939)
Medalha Duddell e Prize (1940)
Medalha de Holley (1942)
Medalha de Mérito (1946)
Diretor de la Legion d'Honneur (1948)
William Prêmio Procter (1951)
Medalha Faraday (1952)
Enrico Fermi Award (1957)
Sylvanus Award Thayer (1958)
carreira científica
Campos Física
instituições Universidade da Califórnia, Berkeley
da Universidade de Yale
Tese O efeito fotoeléctrico em potássio de vapor em função da frequência da luz  (1924)
conselheiro doutoral William Francis Grey Swann
doutorandos Edwin McMillan
Chien-Shiung Wu
Milton S. Livingston
Kenneth Ross MacKenzie
John Reginald Richardson
Assinatura
Ernest O Lawrence signature.svg

Ernest Orlando Lawrence (08 de agosto de 1901 - 27 de agosto de 1958) foi um pioneiro americano cientista nuclear e vencedor do Prêmio Nobel de Física em 1939 por sua invenção do ciclotron . Ele é conhecido por seu trabalho sobre a separação do urânio-isótopos para o Projeto Manhattan , bem como para fundar o Laboratório Nacional Lawrence Berkeley e do Laboratório Nacional Lawrence Livermore .

A pós-graduação da Universidade de Dakota do Sul e Universidade de Minnesota , Lawrence obteve um PhD em física na Yale em 1925. Em 1928, ele foi contratado como professor associado de física na Universidade da Califórnia, Berkeley , tornando-se o mais jovem professor titular há dois anos depois. Na sua biblioteca uma noite, Lawrence foi curiosos por um diagrama de um acelerador que produziu partículas de alta energia . Ele contemplou como poderia ser feita compacta, e veio com uma idéia para uma câmara de aceleração circular entre os pólos de um eletroímã . O resultado foi o primeiro ciclotrão .

Lawrence passou a construir uma série de cyclotrons cada vez maiores e mais caros. Seu laboratório radiação tornou-se um departamento oficial da Universidade da Califórnia em 1936, com Lawrence como seu diretor. Além do uso do ciclotron para a física, Lawrence também apoiou a sua utilização em investigação sobre utilizações médicas de radioisótopos. Durante a Segunda Guerra Mundial , Lawrence desenvolvido eletromagnética separação isotópica no Laboratório de Radiação. Usou-se dispositivos conhecidos como calutrons , um híbrido de laboratório padrão espectrómetro de massa e ciclotrão. Uma enorme planta de separação electromagnética foi construído em Oak Ridge, Tennessee , que veio a ser chamado Y-12 . O processo era ineficiente, mas funcionou.

Depois da guerra, Lawrence fez campanha extensivamente para o patrocínio do governo de grandes programas científicos, e era um defensor vigoroso do " Big Science ", com suas exigências de grandes máquinas e dinheiro. Lawrence apoiado fortemente Edward Teller campanha 's por um segundo laboratório de armas nucleares, o que Lawrence localizado em Livermore, Califórnia . Após sua morte, os Regentes da Universidade da Califórnia rebatizado de Lawrence Livermore National Laboratory e Lawrence Berkeley National Laboratory depois dele. Elemento químico número 103 foi nomeado lawrencium em sua homenagem após sua descoberta, em Berkeley, em 1961.

Vida pregressa

Ernest Orlando Lawrence nasceu em Canton, Dakota do Sul em 8 de agosto de 1901. Seus pais, Carl Gustavus e Gunda (née Jacobson) Lawrence, foram os descendentes de imigrantes noruegueses que se conheceram enquanto ensinava na escola em Canton, onde seu pai também era o superintendente das escolas. Ele tinha um irmão mais novo, John H. Lawrence , que se tornaria um médico , e foi um pioneiro no campo da medicina nuclear . Crescendo, seu melhor amigo foi Merle Tuve , que também viria a se tornar um físico altamente realizado.

Lawrence atendeu às escolas públicas de Cantão e Pierre , em seguida, matriculou-se na St. Olaf College , em Northfield, Minnesota , mas transferida após um ano à Universidade de Dakota do Sul em Vermillion . Ele completou seu bacharelado em química em 1922, e seu Master of Arts (MA) licenciatura em Física pela Universidade de Minnesota , em 1923, sob a supervisão de William Francis Grey Swann . Por sua tese de mestrado, Lawrence construído um aparelho experimental que rodado um elipsóide através de um campo magnético .

Lawrence seguido Swann à Universidade de Chicago , e depois para a Universidade de Yale em New Haven, Connecticut , onde Lawrence completou seu Doctor of Philosophy (Ph.D.) licenciatura em física em 1925 como um Sloane Fellow, escrevendo sua tese de doutorado sobre o fotoelétrico efeito em vapor de potássio. Ele foi eleito membro da Sigma Xi , e, por recomendação de Swann, recebeu um Conselho Nacional de Pesquisa comunhão. Em vez de usá-lo para viajar para a Europa, como era costume na época, ele permaneceu na Universidade de Yale com Swann como pesquisador.

Com Jesse Beams da Universidade de Virginia , Lawrence continuou a pesquisar o efeito fotoelétrico. Eles mostraram que fotoelectrões apareceu a 2 x 10 -9 segundo dos fotões incide sobre a superfície-próximo do limite de medição no momento fotoeléctrica. Reduzir o tempo de emissão por mudar a fonte de luz e fora feita rapidamente o espectro de energia emitida mais amplo, em conformidade com Werner Heisenberg 's princípio da incerteza .

Início de carreira

Em 1926 e 1927, Lawrence recebeu ofertas de cátedras assistente da Universidade de Washington em Seattle ea Universidade da Califórnia , com um salário de US $ 3.500 por ano. Yale prontamente combinava com a oferta do assistente de professor, mas com um salário de US $ 3.000. Lawrence escolheu para ficar no mais prestigiado Yale, mas porque ele nunca tinha sido um instrutor, a nomeação foi mal recebida por alguns de seus colegas professores, e aos olhos de muitos que ainda não compensar sua origem imigrante Dakota do Sul.

Lawrence foi contratado como professor associado de física na Universidade da Califórnia, em 1928, e dois anos mais tarde tornou-se professor titular, tornando-se mais jovem professor da universidade. Robert Gordon Sproul , que se tornou presidente da universidade no dia seguinte Lawrence tornou-se professor, era um membro do Bohemian Club , e ele patrocinou a adesão de Lawrence em 1932. Através deste clube, Lawrence conheceu William Henry Crocker , Edwin Pauley , e John Francis Neylan . Eles eram homens influentes que o ajudaram obter dinheiro para suas enérgicas investigações de partículas nucleares. Havia grande esperança para usos médicos para vir a partir do desenvolvimento da física de partículas, e isso levou a grande parte do financiamento cedo para avanços Lawrence foi capaz de obter.

Enquanto em Yale, Lawrence conheceu Mary Kimberly (Molly) Blumer, o mais velho de quatro filhas de George Blumer, o reitor da Escola de Medicina de Yale . Eles se conheceram em 1926 e ficaram noivos em 1931, e se casaram em 14 de maio de 1932, a Trinity Church on the Green , em New Haven, Connecticut . Eles tiveram seis filhos: Eric, Margaret Mary, Robert, Barbara, e Susan. Lawrence nomeado seu filho Robert, após físico teórico Robert Oppenheimer , seu amigo mais próximo, em Berkeley. Em 1941, a irmã de Molly Elsie casado Edwin McMillan , que viria a ganhar o Prêmio Nobel de Química em 1951.

O desenvolvimento do ciclotron

Invenção

A invenção que trouxe Lawrence para a fama internacional começou como um esboço em um pedaço de um guardanapo de papel. Enquanto sentado na biblioteca uma noite em 1929, Lawrence olhou um artigo de jornal por Rolf Widerøe , e ficou intrigado com um dos diagramas. Esta descrito um dispositivo que produziu partículas de alta energia , por meio de uma sucessão de pequenos "empurra". O dispositivo representado estava disposta em linha recta utilizando eléctrodos cada vez mais longos. Na época, os físicos estavam começando a explorar o núcleo atômico . Em 1919, a Nova Zelândia físico Ernest Rutherford tinha disparado partículas alfa em nitrogênio e tinha conseguido bater prótons fora de alguns dos núcleos. Mas núcleos têm uma carga positiva que repele outros núcleos carregados positivamente, e eles estão unidos firmemente por uma força que os físicos estavam apenas começando a entender. Para quebrá-las para cima, para desintegrá-los, exigiria energias muito mais elevadas, da ordem de milhões de volts.

De aparência estranha diagaram esquemática
Esquema de funcionamento do ciclotrão de patente de Lawrence 1934

Lawrence viu que tal acelerador de partículas logo se tornaria muito longo e pesado para o seu laboratório universitário. Ao ponderar uma maneira de fazer o acelerador mais compacto, Lawrence decidiu criar uma câmara de aceleração circular entre os pólos de um eletroímã. O campo magnético iria realizar os prótons carregados em um caminho em espiral como eles foram acelerados entre apenas dois eléctrodos semicirculares conectadas a um potencial alternada. Depois de uma centena de voltas mais ou menos, os protões teria impacto do alvo, como um feixe de partículas de alta energia. Lawrence disse animadamente seus colegas que tinha descoberto um método para a obtenção de partículas de energia muito alta, sem o uso de qualquer alta tensão. Inicialmente, ele trabalhou com Niels Edlefsen. A primeira ciclotrão foi feito de latão, de arame, e cera de vedação e tinha apenas quatro polegadas (10 cm) de diâmetro, que pode literalmente ser realizada em um lado, e provavelmente custa $ 25 em todos.

O que Lawrence necessário para desenvolver a ideia era estudantes de graduação capazes de fazer o trabalho. Edlefsen deixou para assumir um assistente de cátedra em setembro de 1930, e Lawrence substituiu por David H. Sloan e M. Stanley Livingston , que ele começou a trabalhar no desenvolvimento de acelerador de Widerøe e ciclotron de Edlefsen, respectivamente. Ambos tinham seu próprio apoio financeiro. Ambos os projetos se mostrou prático, e em maio de 1931, de Sloan acelerador linear foi capaz de acelerar os íons a 1 MeV. Livingston teve um maior desafio técnico, mas quando ele aplicou 1.800 V ao seu ciclotron de 11 polegadas em 2 de janeiro de 1931, ele conseguiu 80,000- volts de elétrons prótons girando. Uma semana depois, ele tinha 1,22 MeV com 3.000 V, mais do que suficiente para a sua tese de doutoramento sobre a sua construção.

Desenvolvimento

Seis homens de terno sentados em cadeiras, sorrindo e rindo
Reunião em Berkeley, em 1940, sobre a planejada 184 polegadas (4,67 m) ciclotron ( visto no quadro ): Lawrence, Arthur Compton , Vannevar Bush , James B. Conant , Karl T. Compton , e Alfred Lee Loomis

No que se tornaria um padrão recorrente, tão logo houve o primeiro sinal de sucesso, Lawrence começou a planejar uma nova máquina, maior. Lawrence e Livingston elaborou um projeto para um ciclotron de 27 polegadas (69 cm) no início de 1932. O ímã para U $ 800 11 polegadas ciclotron pesava 2 toneladas, mas Lawrence encontrou uma enorme ferrugem ímã de 80 toneladas em um ferro-velho em Palo Alto para o de 27 polegadas que originalmente tinha sido construído durante a Primeira Guerra Mundial para alimentar um link de rádio transatlântico. No cíclotron, ele tinha um instrumento científico poderoso, mas isso não se traduziu em descobertas científicas. Em abril de 1932, John Cockcroft e Ernest Walton no Laboratório Cavendish na Inglaterra anunciaram que tinham bombardeado de lítio com prótons e conseguiu transmutar-lo em hélio . A energia necessária acabou por ser bastante baixo bem dentro da capacidade do ciclotron de 11 polegadas. Ao saber sobre isso, Lawrence mandou um fio para Berkeley e pediu Cockcroft e resultados de Walton de ser verificada. Levou a equipe até setembro para fazê-lo, principalmente devido à falta de aparelhos de detecção adequada.

Embora importantes descobertas continuou a escapar de Lawrence Laboratório de radiação , principalmente devido ao seu foco no desenvolvimento do ciclotron, em vez de seu uso científico, através de suas máquinas cada vez maiores, Lawrence foi capaz de fornecer equipamentos cruciais necessários para experimentos em física de altas energias . Em torno deste dispositivo, ele construiu o que se tornou mais importante laboratório do mundo para o novo campo de pesquisa de física nuclear na década de 1930. Ele recebeu uma patente para o ciclotrão em 1934, que ele atribuiu à Corporação Research , uma fundação privada que financiou grande parte dos primeiros trabalhos de Lawrence.

Em fevereiro de 1936, a Universidade de Harvard presidente 's, James B. Conant , fizeram ofertas atraentes para Lawrence e Oppenheimer. A Universidade do presidente da Califórnia, Robert Gordon Sproul , respondeu por melhorar as condições. O Laboratório de radiação tornou-se um departamento oficial da Universidade da Califórnia, em 1 de Julho de 1936, com Lawrence formalmente nomeado seu diretor, com um assistente em tempo integral diretor, e da Universidade concordou em fazer $ 20.000 por ano disponível para suas atividades de pesquisa. Lawrence empregou um modelo de negócio simples: "Ele composta seu laboratório com estudantes de graduação e júnior da faculdade do departamento de física, com Ph.Ds frescos dispostos a trabalhar por qualquer coisa, e com bolsistas e convidados ricos capazes de servir para nada."

Recepção

Usando o novo ciclotron de 27 polegadas, a equipe em Berkeley descobriram que cada elemento que bombardeados com descoberto recentemente deutério energia emitida e, no mesmo intervalo. Eles, portanto, postulou a existência de um novo e até então desconhecida partícula que era uma possível fonte de energia ilimitada. William Laurence do The New York Times descreveu Lawrence como "um novo trabalhador milagre da ciência". A convite de Cockroft, Lawrence participou da 1933 Conferência de Solvay na Bélgica. Este foi um encontro regular de maiores físicos do mundo. Quase todos eram da Europa, mas, ocasionalmente, um cientista americano excepcional como Robert A. Millikan ou Arthur Compton seriam convidados a participar. Lawrence foi convidado a fazer uma apresentação sobre o ciclotron. Reivindicações de energia ilimitada de Lawrence encontrou uma recepção muito diferente em Solvay. Ele correu para o ceticismo fulminante do Laboratório Cavendish James Chadwick , o físico que tinha descoberto o nêutron em 1932, para o qual ele tinha sido galardoado com o Prémio Nobel em 1935. Em um sotaque britânico que soou condescendente com os ouvidos americanos, Chadwick sugeriu que o Lawrence da equipe estava observando era contaminação de seu aparelho.

Seis homens de terno e gravata ficar na frente de máquinas gigantescas.  Mais dois estão sentados em cima dela.
A (1,52 m) ciclotrão 60 polegadas logo após a conclusão em 1939. Os índices no seu desenvolvimento e utilização são mostrados, em pé, da esquerda para a direita: D. Cooksey , D. Corson, Lawrence, R. Thornton, J. Backus, WS Sainsbury. No fundo são Luis Walter Alvarez e Edwin McMillan .

Quando ele voltou para Berkeley, Lawrence mobilizou sua equipe para ir meticulosamente sobre os resultados para reunir provas suficientes para convencer Chadwick. Enquanto isso, no laboratório Cavendish, Rutherford e Mark Oliphant descobriram que deutério funde para formar hélio-3 , o que faz com que o efeito de que os cyclotroneers tinha observado. Não só foi Chadwick corrigir na medida em que tinha vindo a observar a contaminação, mas eles tinha esquecido ainda outra descoberta importante, a da fusão nuclear. A resposta de Lawrence era a avançar com a criação de cyclotrons ainda maiores. O ciclotrão 27 polegadas foi substituída por um ciclotrão de 37 polegadas em junho 1937, que por sua vez, foi substituído por um ciclotrão de 60 polegadas em maio de 1939. Foi usado para bombardear e ferro produzido seus primeiros isótopos radioactivos, em Junho.

Como era mais fácil para arrecadar dinheiro para fins médicos, particularmente o tratamento do câncer, do que para a física nuclear, Lawrence incentivou o uso do ciclotron para a investigação médica. Trabalhando com seu irmão John e Israel Lyon Chaikoff da Universidade de Departamento de Fisiologia da Califórnia, Lawrence apoiou a investigação sobre o uso de isótopos radioativos para fins terapêuticos. Fósforo-32 foi facilmente produzido no ciclotron, e John usou para curar uma mulher aflitos com policitemia vera , uma doença sanguínea. John usado fósforo-32 criado no ciclotrão 37 polegadas em 1938, em testes em ratos com leucemia . Ele descobriu que o fósforo radioativos concentrada nas células cancerosas de rápido crescimento. Isso, então, levou a ensaios clínicos em pacientes humanos. Uma 1948 avaliação da terapia que mostrou remissão ocorreu sob certas circunstâncias. Lawrence também esperava para o uso médico de nêutrons. O primeiro paciente com cancro recebido terapia de neutrões a partir do ciclotrão de 60 polegadas em 20 de novembro Chaikoff conduzidos ensaios sobre a utilização de isótopos radioactivos como marcadores radioactivos, para explorar o mecanismo de reacções bioquímicas.

Lawrence foi atribuído o Prémio Nobel de Física em novembro de 1939 "para o invento e o desenvolvimento do ciclotrão e pelos resultados obtidos com ela, especialmente no que diz respeito aos elementos radioactivos artificiais". Ele foi o primeiro em Berkeley, bem como o primeiro do Sul Dakotan para se tornar um Prémio Nobel, e o primeiro a ser tão honrado enquanto em uma universidade apoiada pelo estado. A cerimônia de premiação Nobel foi realizada em 29 de fevereiro de 1940, em Berkeley, Califórnia , devido à II Guerra Mundial , no auditório do Wheeler Hall no campus da universidade. Lawrence recebeu sua medalha de Carl E. Wallerstedt, Suécia 's Cônsul Geral em San Francisco . Robert W. Wood escreveu a Lawrence e presciently observou "Como você está lançando as bases para a explosão cataclísmica de urânio ... Tenho certeza de idade Nobel aprovaria."

Em março de 1940, Arthur Compton , Vannevar Bush , James B. Conant , Karl T. Compton , e Alfred Lee Loomis viajado para Berkeley para discutir a proposta de Lawrence para um ciclotron 184 polegadas com um ímã de 4.500 toneladas que foi estimado para custar US $ 2.65 milhões de . A Fundação Rockefeller colocar até US $ 1,15 milhões para iniciar o projeto.

II Guerra Mundial e do Projeto Manhattan

Laboratório de radiação

Após a eclosão da Segunda Guerra Mundial na Europa, Lawrence tornou-se atraído para projetos militares. Ele ajudou a recrutar pessoal para o MIT Radiation Laboratory , onde físicos americanos desenvolveu o magnetron cavidade inventada pela equipe de Oliphant na Grã-Bretanha. O nome do novo laboratório foi deliberadamente copiado do laboratório de Lawrence em Berkeley por razões de segurança. Ele também se envolveu no recrutamento de pessoal para os laboratórios de som subaquático para desenvolver técnicas para a detecção de submarinos alemães. Enquanto isso, o trabalho continuou em Berkeley com ciclotrões. Em Dezembro de 1940, Glenn T. Seaborg e Emilio Segré utilizado o ciclotrão de 60 polegadas (150 cm) para bombardear urânio-238 com deutério produzir um novo elemento, neptúnio-238 , que deteriorado por emissão beta para formar plutónio-238 . Um dos seus isótopos, o plutônio-239 , poderia sofrer fissão nuclear que constituiu mais uma maneira de fazer uma bomba atômica .

Lawrence ofereceu Segrè um emprego como assistente de pesquisa-se numa posição relativamente humilde para alguém que tinha descoberto um elemento-para US $ 300 por mês durante seis meses. No entanto, quando Lawrence soube que Segrè foi legalmente presa na Califórnia, ele reduziu o salário de Segrè para US $ 116 por mês. Quando os regentes da Universidade da Califórnia queria cessar o emprego de Segré devido à sua nacionalidade estrangeira, Lawrence conseguiu manter Segré, contratando-o como um professor a tempo parcial pago pela Fundação Rockefeller. Acordos semelhantes foram feitas para reter seus alunos de doutorado Chien-Shiung Wu (um cidadão chinês) e Kenneth Ross MacKenzie (um nacional canadense) quando eles se formaram.

Outro diagrama estranho.  Este mostra átomos sendo desviados por um íman
Diagrama esquemático de separação isotópica de urânio num Calutron

Em setembro de 1941, Oliphant reuniu-se com Lawrence e Oppenheimer em Berkeley, onde lhe mostrou o site para o novo ciclotron 184 polegadas (4,7 m). Oliphant por sua vez, levou os americanos a tarefa de não seguirem as recomendações da britânica Comitê MAUD , que defendia um programa para desenvolver uma bomba atômica . Lawrence já tinha pensado sobre o problema de separar o físsil isótopo urânio-235 do urânio-238 , um processo conhecido hoje como o enriquecimento de urânio . Separando isótopos de urânio foi difícil porque os dois isótopos têm propriedades químicas muito quase idênticos, e só podiam ser separados gradualmente utilizando as suas diferenças de massas pequenas. Separando isótopos com um espectrómetro de massa era uma técnica Oliphant foi pioneiro com lítio em 1934.

Lawrence começou a converter o seu velho cíclotron de 37 polegadas em um espectrômetro de massa gigante. Na sua recomendação, o diretor do Projeto Manhattan , o brigadeiro-general Leslie R. Groves, Jr. , nomeado Oppenheimer como chefe de seu Laboratório de Los Alamos no Novo México . Enquanto o laboratório Radiação desenvolveu o processo de enriquecimento de urânio eletromagnética, a Alamos Laboratório Los projetado e construído as bombas atômicas. Como o Laboratório de Radiação, que foi executado pela Universidade da Califórnia.

Electromagnético separação de isótopos utilizados dispositivos conhecidos como calutrons , um híbrido de dois instrumentos de laboratório, o espectrómetro de massa e ciclotrão. O nome foi derivado de "cyclotrons universitários Califórnia". Em novembro de 1943, a equipe de Lawrence em Berkeley foi reforçada por 29 cientistas britânicos, incluindo Oliphant.

No processo electromagnético, um campo magnético desviado partículas carregadas de acordo com a massa. O processo não foi nem cientificamente elegante nem industrialmente eficiente. Em comparação com uma difusão gasosa planta ou um reactor nuclear , uma fábrica de separação electromagnética iria consumir materiais mais escassos, requerem mais mão de obra para operar, e custam mais a construir. No entanto, o processo foi aprovado porque foi baseado em tecnologia comprovada e, portanto, representava menos risco. Além disso, pode ser construída em etapas, e iria rapidamente atingir a capacidade industrial.

Oak Ridge

A responsabilidade pela concepção e construção da planta de separação electromagnética em Oak Ridge, Tennessee , que veio a ser chamado Y-12 , foi designado para Stone & Webster . O projeto chamado para cinco unidades do primeiro estágio de processamento, conhecidas como pistas Alpha, e duas unidades para o processamento final, conhecida como pistas Beta. Em setembro de 1943 Groves autorizado construção de mais quatro pistas, conhecidos como alfa II. Quando a planta foi iniciado para testar no cronograma, em Outubro de 1943, os tanques de vácuo de 14 toneladas se arrastou para fora de alinhamento por causa da força dos imanes, e teve de ser fixada de maneira mais segura. Um problema mais sério surgiu quando as bobinas magnéticas começou curto-circuito. Em dezembro de Groves ordenou um ímã para ser arrombado, e punhados de ferrugem foram encontrados no interior. Groves, em seguida, ordenou que as pistas para ser demolida e os ímãs enviados de volta para a fábrica para ser limpo. Uma planta de decapagem foi estabelecido no local para limpar os tubos e acessórios.

Uma grande estrutura em forma de oval.
Eletroímã gigante Alpha I pista para enriquecimento de urânio em Y-12 planta, Oak Ridge, Tennessee, por volta de 1944-1945. Os calutrons Lawrence desenvolvidos estão localizados ao redor do anel.

Tennessee Eastman foi contratado para gerenciar Y-12. Y-12 inicialmente enriquecido no teor de urânio-235 e entre 13% e 15%, e enviado as primeiras centenas de gramas deste laboratório para Los Alamos em março de 1944. Apenas uma parte em 5825 da alimentação de urânio emergiu como produto final. O resto foi espalhado sobre o equipamento no processo. Árduos esforços de recuperação ajudou a aumentar a produção de 10% da carga de urânio-235 até Janeiro de 1945. Em Fevereiro as pistas Alpha começou a receber ligeiramente enriquecido (1,4%) alimentar a partir da nova planta de difusão térmica de S-50 . No mês seguinte recebeu reforçada (5%) alimentar a partir do K-25 planta de difusão gasosa. Por abril 1945 K-25 estava produzindo urânio suficientemente enriquecido para alimentar directamente para as faixas Beta.

Em 16 de julho de 1945, Lawrence observou o teste nuclear Trinity da primeira bomba atômica com Chadwick e Charles A. Thomas . Poucos foram mais animado com seu sucesso do que Lawrence. A questão de como usar a arma agora funcional no Japão tornou-se um problema para os cientistas. Enquanto Oppenheimer favoreceu nenhuma demonstração do poder da nova arma para líderes japoneses, Lawrence sentiu fortemente que uma demonstração seria sábio. Quando uma bomba de urânio foi utilizada sem aviso no bombardeio atômico de Hiroshima , Lawrence sentiu grande orgulho na sua realização.

Lawrence esperava que o Projeto Manhattan iria desenvolver calutrons melhorados e construir Alpha III pistas, mas eles foram julgados para ser antieconômico. As faixas Alpha foram fechadas em setembro de 1945. Apesar de um desempenho melhor do que nunca, eles não podiam competir com K-25 e o novo K-27, que começou a operar em janeiro de 1946. Em dezembro, a planta Y-12 foi fechado, assim cortar a folha de pagamento Tennessee Eastman de 8.600 para 1.500 e economizando US $ 2 milhões por mês. número de funcionários no laboratório de radiação caiu de 1.086 em Maio de 1945 a 424 até o final do ano.

carreira pós-guerra

Ciência Big

Depois da guerra, Lawrence fez campanha extensivamente para o patrocínio do governo de grandes programas científicos. Ele era um defensor vigoroso da Big Science com suas exigências de grandes máquinas e muito dinheiro, e em 1946 ele pediu o Projeto Manhattan para mais de US $ 2 milhões para a investigação no Laboratório de Radiação. Groves aprovou o dinheiro, mas cortar uma série de programas, incluindo a proposta de Seaborg para um laboratório de radiação "quente" em Berkeley densamente povoada, e John Lawrence para a produção de isótopos médicos, porque essa necessidade pode agora ser melhor atendidos a partir de reatores nucleares. Um obstáculo foi a Universidade da Califórnia, que estava ansioso para alienar as suas obrigações militares em tempo de guerra. Lawrence e Groves conseguiu convencer Sproul a aceitar uma extensão de contrato. Em 1946, o Projeto Manhattan gastou US $ 7 em física na Universidade da Califórnia, para cada dólar gasto pela Universidade.

Para a maioria de seus colegas, Lawrence parecia ter quase uma aversão ao pensamento matemático. Ele tinha uma abordagem intuitiva mais incomum a problemas físicos envolvidos, e ao explicar novas ideias para ele, um rapidamente aprendeu a não obscurecer a questão por escrever a equação diferencial que pode aparecer para esclarecer a situação. Lawrence diria algo no sentido de que ele não quer ser incomodado pelos detalhes matemáticos, mas "explicar a física do problema para mim." Pode-se viver perto dele durante anos, e pensar nele como sendo quase matematicamente analfabeto, mas, em seguida, ser levantada bruscamente para ver como completamente ele manteve sua habilidade na matemática da eletricidade clássica e magnetismo.

Luis Alvarez

O ciclotron 184 polegadas foi concluída com dólares em tempo de guerra do Projeto Manhattan. Ele incorporou novas ideias por Ed McMillan, e foi concluída como um síncrotron . Ele começou a operar em 13 de Novembro de 1946. Pela primeira vez desde 1935, Lawrence participou ativamente nos experimentos, trabalhando sem sucesso com Eugene Gardner em uma tentativa de criar recentemente descoberto mésons pi com o síncrotron. César Lattes , em seguida, usou o aparelho que haviam criado para encontrar mésons pi negativos em 1948.

A responsabilidade pelos laboratórios nacionais passados para o recém-criado Comissão de Energia Atômica (AEC) em 1 de Janeiro de 1947. Naquele ano, Lawrence pediu US $ 15 milhões para seus projetos, que incluiu um novo acelerador linear e um novo síncrotron gigaelectronvolt que se tornou conhecido como o Bevatron . A Universidade de contrato da Califórnia para executar o laboratório de Los Alamos deveria expirar em 1 de Julho de 1948, e alguns membros do conselho queria alienar a universidade da responsabilidade para a execução de um local fora da Califórnia. Depois de alguma negociação, a universidade concordou em prorrogar o contrato para o que era agora o Laboratório Nacional de Los Alamos por mais quatro anos, e nomear Norris Bradbury , que havia substituído Oppenheimer como seu diretor em outubro de 1945, como professor. Logo depois, Lawrence recebeu todos os fundos que tinham solicitado.

Lawrence (à direita) com Robert Oppenheimer no ciclotron 184 polegadas

Não obstante o fato de que ele votou Franklin Roosevelt , Lawrence era um republicano , que tinha fortemente reprovado dos esforços de Oppenheimer antes da guerra se sindicalizar os trabalhadores Radiation Laboratory, que Lawrence consideradas "atividades leftwandering". Lawrence considerada atividade política para ser um desperdício de tempo melhor gasto na investigação científica, e preferia que ser mantidos fora do Laboratório de Radiação. Na fria Guerra Fria clima do pós-guerra Universidade da Califórnia, Lawrence aceitou o comitê da Câmara Un-American Activities ações 's como legítimo, e não vê-los como indicativo de um problema sistêmico envolvendo a liberdade acadêmica ou os direitos humanos . Ele era protetor dos indivíduos em seu laboratório, mas ainda mais protetora da reputação do laboratório. Ele foi forçado a defender os membros da equipe Radiation Laboratory como Robert Serber que foram investigados pelo Conselho de Segurança Pessoal da Universidade. Em vários casos, ele emitiu referências de caracteres em apoio do pessoal. No entanto, Lawrence barrado irmão de Robert Oppenheimer Frank do Laboratório de Radiação, prejudicando o seu relacionamento com Robert. Uma campanha de juramento de lealdade amargo na Universidade da Califórnia também foi embora membros da faculdade. Quando foram realizadas audiências para revogar autorização de segurança de Robert Oppenheimer, Lawrence se recusou a participar por causa da doença, mas uma transcrição em que ele era crítico da Oppenheimer foi apresentado em sua ausência. O sucesso de Lawrence na construção de um criativo, laboratório colaborativo foi prejudicado pela mal-estar e desconfiança resultante de tensões políticas.

armas termonucleares

Lawrence ficou alarmado com a União Soviética 's teste nuclear primeira em agosto de 1949. A resposta adequada, concluiu ele, foi um esforço all-out para construir uma arma nuclear maior: a bomba de hidrogênio . Lawrence propôs o uso de aceleradores em vez de reatores nucleares para produzir os nêutrons necessários para criar o trítio a bomba necessário, bem como o plutónio, o que foi mais difícil, como seria necessário energias muito mais elevadas. Ele propôs pela primeira vez a construção de Mark I, um protótipo $ 7 milhões, 25 MeV acelerador linear , Materiais codinome Teste Accelerator (MTA). Ele foi logo falando de uma nova, ainda maior MTA conhecido como o Mark II, que poderia produzir trítio ou plutônio de urânio empobrecido-238. Serber e Segré tentou, em vão, explicar os problemas técnicos que tornaram impraticável, mas Lawrence sentiu que eles estavam sendo antipatriótico.

Lawrence apoiado fortemente Edward Teller campanha 's por um segundo laboratório de armas nucleares, o que Lawrence proposta para localizar com o MTA Mark I em Livermore, Califórnia . Lawrence e Teller teve que defender o seu caso, não só com a Comissão de Energia Atómica, o que não quer, e do Laboratório Nacional de Los Alamos, que foi implacavelmente opostos, mas com os proponentes que sentiram que Chicago foi o local mais óbvio para ele. O novo laboratório em Livermore foi finalmente aprovado em 17 de Julho de 1952, mas a II MTA Mark foi cancelado. Por esta altura, a Comissão de Energia Atómica tinha gasto US $ 45 milhões na Mark I, que tinha começado a operação, mas foi principalmente utilizado para produzir polônio para o programa de armas nucleares. Enquanto isso, o Laboratório Nacional de Brookhaven 's Cosmotron tinha gerado um feixe 1 GeV.

Morte e legado

Além do Prêmio Nobel, Lawrence recebeu a Medalha de Cresson Elliott ea Medalha Hughes em 1937, o Prêmio Comstock em Física em 1938, a Medalha de Duddell e Prize em 1940, a Medalha de Holley em 1942, a Medalha de Mérito em 1946, a Prêmio William Procter em 1951, Medalha de Faraday em 1952, eo Prêmio Enrico Fermi da Comissão de Energia Atómica, em 1957. Ele foi feito um oficial da Legião de Honra em 1948, e foi o primeiro a receber o Prêmio Sylvanus Thayer pela Academia Militar dos EUA em 1958.

Em julho de 1958, o presidente Dwight D. Eisenhower perguntou Lawrence viajar para Genebra, Suíça , para ajudar a negociar uma proposta de Tratado de Interdição Parcial de Ensaios Nucleares com a União Soviética . Presidente AEC Lewis Strauss tinha pressionado para a inclusão de Lawrence. Os dois homens tinham discutido o caso para o desenvolvimento da bomba de hidrogênio, e Strauss tinha ajudado a levantar fundos para ciclotron de Lawrence em 1939. Strauss fez questão de ter Lawrence como parte da delegação de Genebra porque Lawrence era conhecido por favorecer testes nucleares continuaram. Apesar de sofrer de uma grave flare-up de sua crônica colite ulcerativa , Lawrence decidiu ir, mas ele ficou doente, enquanto em Genebra, e foi levado às pressas para o hospital na Universidade de Stanford . Cirurgiões removido muito de seu intestino grosso , mas não encontrou outros problemas, incluindo severa aterosclerose em uma de suas artérias. Ele morreu em Palo Alto Hospital em 27 de agosto de 1958. Molly não queria um funeral público, mas concordou em um serviço memorial na Primeira Igreja Congregacional em Berkeley. Universidade do presidente Califórnia Clark Kerr entregou o elogio .

Apenas 23 dias depois de sua morte, os Regentes da Universidade da Califórnia votou para mudar o nome de dois dos sites de pesquisa nuclear da universidade após Lawrence: o Laboratório Nacional Lawrence Livermore e do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley . O Prêmio Lawrence Orlando Ernest foi criada em sua memória em 1959. elemento químico número 103, descoberto no Laboratório Nacional Lawrence Berkeley, em 1961, foi nomeado lawrencium depois dele. Em 1968, o Lawrence Hall of Science centro de educação científica pública foi criada em sua homenagem. Seus papéis estão na Biblioteca de Bancroft na Universidade da Califórnia, em Berkeley.

Na década de 1980, a viúva de Lawrence pediu a Universidade da Califórnia Conselho de Regentes em várias ocasiões para remover o nome de seu marido do Laboratório de Livermore, devido ao seu foco em armas nucleares Lawrence ajudaram a construir, mas foi negado cada vez. Ela sobreviveu a seu marido por mais de 44 anos e morreu em Walnut Creek, Califórnia , com a idade de 92 em 06 de janeiro de 2003.

George B. Kauffman escreveu que:

Antes dele, "pouca ciência" foi realizada em grande parte por indivíduos solitários que trabalham com meios modestos em pequena escala. Depois dele, maciço industrial, e, especialmente governamental, as despesas de mão de obra e financiamento monetário feito "big science", levada a cabo por equipas de investigação em grande escala, um grande segmento da economia nacional.

Notas

Referências

links externos

Prêmios
Precedido por
nenhum
Sylvanus Award Thayer
1958
Sucedido por
John Foster Dulles