歐內斯特·勞倫斯

歐內斯特·勞倫斯

歐內斯特·勞倫斯(Ernest Orlando Lawrence),美國著名物理學家、1939年諾貝爾物理學獎得主 ,加州大學伯克利分校物理學教授 。1932年設計和製造第一台高能粒子回旋加速器,並獲得1939年度諾貝爾物理學獎 。參與曼哈頓計畫,主管用電磁法分離製造核子彈用的鈾-235工作。此外還發明了彩色顯像管並獲專利。

由于勞倫斯的卓越貢獻,化學元素周期表中第103號元素(Lawrencium)、勞倫斯伯克利國家實驗室(Lawrence Berkeley National Lab)和勞倫斯利弗莫爾國家實驗室(Lawrence Berkeley National Lab)的兩所勞倫斯實驗室都是為紀念勞倫斯而命名的。

  • 中文名稱
    歐內斯特·勞倫斯
  • 外文名稱
    Ernest Orlando Lawrence
  • 畢業院校
    耶魯大學
  • 逝世日期
    1958年8月27日
  • 主要成就
    發明回旋加速器,1939年諾貝爾物理學獎
  • 國籍
    美國
  • 出生日期
    1901年8月8日
  • 職業
    實驗物理學家

人物生平

歐內斯特·奧蘭多·勞倫斯(Ernest Orlando Lawrence,1901~1958) 美國物理學家。耶魯大學哲學博士。一生從事加速器技術、核物理及其在生物學和醫學上套用方面的研究。1928年物理學家喬治·伽莫夫提出,可以用質子代替α粒子作為轟擊物來實現人工核反應。由氫原子電離而得到的質子能量很小,需要通過電場或磁場進行加速,以保證作為"炮彈"的質子獲得足夠高的能量。于是,各種類型的粒子加速器逐步發展起來。1929年勞倫斯提出磁共振加速器(即回旋加速器)的構造原理,即利用一個均勻磁場,使加速粒子沿螺旋形路徑運動。在運動平面內,粒子將越過一個加速間隙,間隙裏有一外加射頻電場,其變化頻率與離子旋轉頻率同相,以保證粒子每一次通過加速區時都能得到加速。1932年,勞倫斯和他的學生埃德爾森(N.E.Edlefson)和利文斯頓M.S.Livingston建成了第一台回旋加速器(直徑隻有27釐米,可以拿在手中,能量可達1MeV)並開始運行。後來,在勞倫斯的領導下,在美國建成了一系列不同的回旋加速器。40年代初,這類加速器的能量達到40MeV,遠遠超過了天然放射源的能量。可以用于加速質子、α粒子和氖核,由此發現了許多新的核反應,產生了幾百種穩定的和放射性的同位素。回旋加速器對核裂變及核力的研究起著特別重要的作用。勞倫斯由于發明了回旋加速器以及借此取得的成果而于1939年獲得諾貝爾物理學獎。曾參加核子彈研製工作,將加速器用作質譜儀,從鈾-238中分離出鈾-235。還培養了大批傑出的科學人才。

時代周刊37年1月1日時代周刊37年1月1日

純美國科學家

歐洲的許多猶太科學家為躲避納粹迫害,紛紛遷居美國。他們的貢獻為美國科學界增光添彩。世界上第一顆核子彈和氫彈的製造成功,有愛因斯坦、費米、西拉德、特勒等科學家相當大的貢獻。然而,美國本土也培育成長了許多科學家,他們的成就與歐洲學者交相輝映。除了領導曼哈頓工程製造核子彈的奧本海默外,勞倫斯是其中最優秀的一個。

1901年8月8日,歐內斯特·勞倫斯出生在南達科他州坎頓。他的祖父是一位來自挪威的教師。在挪威的特勒馬克市,勞倫斯家族以"腦瓜特靈"而知名。勞倫斯的父親卡爾在美國完成了大學教育,他的母親岡達也是挪威移民,出生于一個有藝術傳統的世家。南達科他州是一個遼闊的大草原。勞倫斯在當地上國小。這時,他就喜歡搗弄電氣、礦石收音機,並自製電報機。中學時,他是一個無線電迷,熱衷于無線通信和電路實驗。

1918年,勞倫斯進入聖奧拉夫學院。第一次世界大戰對美國高校的平靜生活產生了影響,勞倫斯不屬于那種特別優秀的學生。大二時,他數學、化學、英語等課隻得C,宗教是D。聖奧拉夫學院的挫折使勞倫斯轉入佛梅林的南達科他大學。在大學他動員校長投資無線電設備,自己則做實驗激發同學的興趣。後來,勞倫斯轉學物理,成績優異。

他又轉入了明尼蘇達大學讀研究生,導師是斯旺教授。在斯旺的指導下,勞倫斯打好了電動力學和磁學的堅實基礎,這是他未來取得偉大成功的根基。

勞倫斯要製作一個在磁場中轉動的橢圓體,並用此實驗寫論文。由于他從小做收音機、修汽車,所以能克服製作過程中的許多困難。該裝置十分成功。接著,勞倫斯又在斯旺指導下研究獲得高能粒子的裝置。

由于家境不富裕,勞倫斯曾嘗試賣鋁製品和收音機賺錢,但收益不大。

後來,勞倫斯進入芝加哥大學的賴森物理實驗室工作。在那裏,他結識了猶太物理學家雅各布森,獲益良多。勞倫斯勤奮工作,成績顯著,在美國物理學界已經小有名氣。許多名牌大學都邀請他任教,條件十分優握。勞倫斯在耶魯大學渡過一段美好的時光。

加州大學伯克利分校給了他十分有利的教學環境和實驗設備。勞倫斯在1928年到西海岸開始新的工作和生活。在加州大學,他的工作激情感染了大學生們和同行,一位同事回憶說:"他給人的印象是從手指到全身都充滿了活力,無論走到哪裏,這氣氛就帶到哪裏。"

1929年,勞倫斯從一篇文獻上讀到兩隻電子管用同步的方法給鉀離子升壓的報道,受到了很大的啓發。他想,難道不能用排成一列的更多的電子管同步升壓,使帶電粒子獲得更高的電壓嗎?

他非常激動,不斷計算,發現直列式升壓後部的電子管體積功率都十分巨大。如果能組成一個環形,讓帶電粒子在圓環的每個電子管中同步升壓,將能達到幾百萬電子伏的高壓。如果再用電磁鐵把離子束縛在圓環裏,那麽,這個裝置將成為物理學中前所未有的利器,什麽高能粒子的實驗都可以在它中間完成了。

勞倫斯興奮不已。這個裝置如此簡單、有效、高能,為什麽前人就沒有想到呢?當別人核實他的計算並問這個裝置有什麽用時,他回答說:"我要用它來轟碎原子。"

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