. června 1931: Lawrence a První Cyklotron
Výše uvedené foto je Lawrence a Livingston kolem roku 1933, spolu s fotografií pro Stolní cyklotron.
dvacátá léta znamenala přechod USA na společnost založenou na moderních technologiích a byla také obdobím významného individuálního úspěchu. Ve světě vědy zahájil 27letý profesor fyziky v Berkeley v Kalifornii práci, která by zahájila moderní éru multidisciplinárních národních laboratoří.
Ernest Orlando Lawrence se narodil v srpnu 1901 v malém městečku na Jižní Dakotě prairie rodičům norského původu. Jako teenager si pohrával s rádiem, na St. Olaf College v Minnesotě nastoupil v 16 letech. Po roce přestoupil na University of South Dakota, kde ho profesor elektrotechniky přesvědčil, že jeho zájem o rádio bude směřovat spíše ke kariéře ve fyzice než k medicíně. Po absolvování s vyznamenáním v roce 1922, on sledoval pokročilé studie na Univerzitě v Minnesotě s. W. F. G. Swann, kterou Lawrence následoval na University of Chicago, a pak na Yale, kde on dokončil jeho Doktorát v roce 1924 s diplomovou prací na fotoelektrický efekt. Lawrence zůstal na Yale jako postdoktorand, pokračovat v jeho výzkumu na photoelectricity, a začal pracovat na tom, jak se atomy plynu zasažen elektrony jsou ionizované.
v roce 1928 se Lawrence připojil k fakultě Kalifornské univerzity v Berkeley s pozicí, která zahrnovala spojení s chemickým oddělením UCB. Tento přístup k vědcům a studentům z jiných oborů byl rozhodující pro úspěch Lawrence jako výzkumníka a vytvořil vzor pro jedinečnou laboratoř, kterou následně vytvořil.
Inspirován papír z norský inženýr Rolf Wideroe, Lawrence vynalezl jedinečný kruhový urychlovač částic, který se stal známý jako cyklotron. Wideroe je koncept byl založen na použití stejného elektrického potenciálu dvakrát, zdvojnásobení energie přepnutím z pozitivní na negativní potenciál s cílem, aby se zasadila ionty, a pak vytáhněte je. Lawrence považoval Wideroeovo lineární schéma za nepraktické pro lehké atomové částice, protože by vyžadovalo vakuovou trubici dlouhou několik metrů. Ale inspirovalo ho to k přemýšlení o tom, jak by člověk mohl použít stejný potenciál vícekrát místo jen jednou. Je koncipován pro použití magnetickém poli ohýbat nabité částice na kruhové trajektorii, a proto jim projít přes stejné zrychluje regionu znovu a znovu.
myšlenka vyžaduje kombinaci sofistikovaných technik: high-vakuové komory s elektrického pole na různé rádiové frekvence a s nějakým způsobem, jak udržet částice v jedné horizontální rovině. Prvním takovým zařízením byla směs plynu ve tvaru koláče, těsnící vosk a bronz, který také zahrnoval kuchyňskou židli a drátěný oděv pro provoz. Tento prototyp dokázal, že koncept fungoval.
Dokončen v létě roku 1931, zrychluje komory první cyklotron měří pět palců v průměru a posílil vodíkových iontů na energie 80 000 elektronvoltů. Jeho asistenty následně konstruovány 11-palcový cyklotron, který zlomil jeden milion elektronvoltů (MeV) bariéra, ale Lawrence byl už sní o stavbě cyklotronu se zrychlujícím komora 27-palce v průměru a jsou schopné dosáhnout energie o téměř 5 MeV. V případě potřeby více laboratorního prostoru, Lawrence obstaral z univerzity prázdnou budovu sousedící s katedrou fyziky v srpnu 1931, kterou přejmenoval na radiační laboratoř, nebo “ rad Lab.“
27palcová urychlovací komora prvního cyklotronu rad Lab byla brzy nahrazena 37palcovou komorou s akcelerační kapacitou 8 MeV pro deuterony a 16 MeV pro alfa částice. V roce 1936 byl stroj použit k vytvoření radioizotopů a prvního umělého prvku, technecia. Kolem této doby, Lawrence pozval svého bratra, John, lékař, připojit se k laboratoři a prozkoumat využití radioizotopů v biologii a lékařském výzkumu, kulminovat výstavbou Crocker Lab, s měřením zrychlující Komory 60 palce v průměru. Provoz zahájil v roce 1939. Téhož roku získal Lawrence Nobelovu cenu za fyziku jako uznání svého revolučního zařízení.
Lawrence je další cyklotron vybavený magnetem o hmotnosti 4000 tun a zrychluje komory 184 cm v průměru, který je schopen urychlit atomové částice na energie nad 100 MeV. Pro Umístění stroje a experimentálních zařízení bylo nutné jít s ním, stálé místo pro rad Lab bylo postaveno na nedalekém Charter Hill, dokončeno v roce 1946.
rozvoj Lawrence je cyklotron pomohl změnit naše chápání přírody, od mikroskopické struktury hmoty lidského metabolismu, z procesu fotosyntézy k vytvoření nových chemických prvků, včetně počtu 103 (lawrencium). Lawrence také vytvořil model laboratoře velké vědy, z nichž dvě nesou jeho jméno: Lawrence Berkeley National Laboratory a Lawrence Livermore National Laboratory. Lawrenceovy laboratoře posunuly interdisciplinární přístup do takových plodných nových oblastí, jako je výzkum životního prostředí, alternativní zdroje energie, astrofyzika a molekulární biologie. Lawrence zemřel 27. srpna 1958 na chronickou kolitidu ve věku 57 let.
částečně upraveno z online výstavy Amerického institutu fyziky History Center, “ The Legacy Of E.O. Lawrence.“Viz http://www.aip.org/history/lawrence/ pro celou výstavu.
