سيرة إرنست لورنس ، مخترع السيكلوترون

كان إرنست لورنس (8 أغسطس 1901 - 27 أغسطس 1958) فيزيائيًا أمريكيًا اخترع السيكلوترونجهاز يستخدم لتسريع الجزيئات المشحونة في نمط حلزوني بمساعدة المجال المغناطيسي. كان السيكلوترون وخلفاؤه جزءًا لا يتجزأ من مجال فيزياء الطاقة العالية. حصل لورانس على جائزة نوبل في الفيزياء لعام 1939 لهذا الاختراع.

كما لعب لورانس دورًا أساسيًا في مشروع مانهاتن، اقتناء الكثير من نظير اليورانيوم المستخدم في القنبلة الذرية التي أطلقت على هيروشيمااليابان. بالإضافة إلى ذلك ، كان مشهورًا بالدعوة إلى رعاية الحكومة لبرامج البحث الكبيرة ، أو "العلوم الكبيرة".

حقائق سريعة: إرنست لورانس

كان إرنست لورنس الابن الأكبر لكارل وجوندا لورانس ، وكلاهما كانا مربين من أصل نرويجي. نشأ حول الناس الذين ذهبوا ليصبحوا علماء ناجحين: تعاون أخوه الأصغر مع جون له على التطبيقات الطبية للسيكلوترون ، وكان أفضل صديق طفولته ميرل توف رائدة فيزيائي.

حضر لورنس مدرسة كانتون الثانوية ، ثم درس لمدة عام في كلية سانت أولاف في مينيسوتا قبل الانتقال إلى جامعة داكوتا الجنوبية. هناك ، حصل على درجة البكالوريوس في الكيمياء ، وتخرج في عام 1922. في البداية كان طالبًا سابقًا ، تحول لورانس إلى الفيزياء بتشجيع لويس أكلي ، عميد وأستاذ الفيزياء والكيمياء في الجامعة. كشخصية مؤثرة في حياة لورنس ، كانت صورة دين أكيلي معلقة في وقت لاحق على جدار مكتب لورانس ، وهو معرض يضم علماء بارزين مثل نيلز بور وإرنست رذرفورد.

حصل لورنس على درجة الماجستير في الفيزياء من جامعة مينيسوتا عام 1923 ، ثم على درجة الدكتوراه. من ييل عام 1925. وبقي في جامعة ييل لمدة ثلاث سنوات أخرى ، أولاً كزميل بحث وأستاذ مساعد لاحقًا ، قبل أن يصبح أستاذًا مساعدًا في جامعة كاليفورنيا ، بيركلي في عام 1928. في عام 1930 ، في سن 29 ، أصبح لورانس "أستاذًا كاملاً" في بيركلي - أصغر عضو هيئة تدريس على الإطلاق يحمل هذا اللقب.

توصل لورانس إلى فكرة السيكلوترون بعد فحص الرسم البياني في ورقة كتبها المهندس النرويجي رولف ويدروي. وصفت ورقة Wideroe جهازًا يمكنه إنتاج جزيئات عالية الطاقة من خلال "دفعها" ذهابًا وإيابًا بين قطبين خطيين. ومع ذلك ، فإن تسريع الجسيمات إلى طاقات عالية بما يكفي للدراسة يتطلب أقطابًا خطية طويلة جدًا لاحتواءها داخل المختبر. أدرك لورانس أن أ دائريبدلاً من الخطية ، يمكن للمُعجِّل استخدام طريقة مماثلة لتسريع الجسيمات المشحونة في النمط اللولبي.

طور لورانس السيكلوترون مع بعض طلابه الأوائل ، بما في ذلك نيلز إدلفسن وم. ستانلي ليفينغستون. ساعد Edlefsen في تطوير أول إثبات لمفهوم السيكلوترون: جهاز دائري طوله 10 سنتيمترات مصنوع من البرونز والشمع والزجاج.

كانت السيكلوترونات اللاحقة أكبر وقادرة على تسريع الجسيمات إلى طاقات أعلى وأعلى. سيكلوترون ما يقرب من 50 مرة أكبر من الأول اكتمل في عام 1946. كان يتطلب مغناطيسًا يزن 4000 طن ومبنى يبلغ قطره حوالي 160 قدمًا وطوله 100 قدم.

خلال الحرب العالمية الثانية ، عمل لورانس على مشروع مانهاتن ، مما ساعد على تطوير القنبلة الذرية. تطلبت القنبلة الذرية نظير "انشطار" اليورانيوم ، اليورانيوم -235 ، ويجب فصله عن نظير اليورانيوم 238 الأكثر وفرة. اقترح لورانس أنه يمكن فصل الاثنين بسبب اختلاف الكتلة الصغير بينهما ، وطورت أجهزة عمل تسمى "الكالوترونات" التي يمكن أن تفصل بين النظائر الكهرومغناطيسية.

تم استخدام كالوترونات لورانس لفصل اليورانيوم 235 ، والذي تم تنقيته بعد ذلك بواسطة أجهزة أخرى. تم الحصول على معظم اليورانيوم 235 في القنبلة الذرية التي دمرت هيروشيما ، اليابان باستخدام أجهزة لورانس.

بعد الحرب العالمية الثانية ، قام لورنس بحملة من أجل العلم الكبير: الإنفاق الحكومي الضخم على البرامج العلمية الكبيرة. كان جزءًا من الوفد الأمريكي في مؤتمر جنيف لعام 1958 ، الذي كان محاولة لتعليق اختبار القنابل الذرية. ومع ذلك ، مرض لورانس أثناء وجوده في جنيف وعاد إلى بيركلي ، حيث توفي بعد ذلك بشهر في 27 أغسطس 1958.

بعد وفاة لورنس ، تم تسمية مختبر لورانس بيركلي الوطني ومختبر لورانس ليفرمور الوطني على شرفه.

كانت أكبر مساهمة لورانس تطوير السيكلوترون. مع سيكلوترون ، أنتج لورانس عنصرًا لم يحدث في الطبيعة والتكنيتيوم والنظائر المشعة. استكشف لورنس أيضًا تطبيقات السيكلوترون في الأبحاث الطبية الحيوية. على سبيل المثال ، يمكن أن ينتج السيكلوترون نظائرًا مشعة ، والتي يمكن استخدامها لعلاج السرطان أو كمتتبعات لدراسات التمثيل الغذائي.

ألهم تصميم السيكلوترون في وقت لاحق مسرعات الجسيمات ، مثل السنكروترون ، التي تم استخدامها لتحقيق خطوات كبيرة في فيزياء الجسيمات. مصادم هادرون الكبير الذي تم استخدامه لاكتشاف بوزون هيجز، هو سنكروترون.

• ألفاريز ، لويس دبليو. "إرنست أورلاندو لورانس. (1970): 251-294.”
• المعهد الأمريكي للفيزياء. " لورانس والقنبلة ". n.d.
• Berdahl ، روبرت م. "إرث لورانس". 10 ديسمبر 2001.
• بيرج ، ريمون ت. "تقديم جائزة نوبل للأستاذ إرنست أو. لورانس. "العلوم (1940): 323-329.
• هيلتزيك ، مايكل. العلم الكبير: إرنست لورانس والاختراع الذي أطلق المجمع الصناعي العسكري. سيمون وشوستر ، 2016.
• كيتس ، جوناثون. "الرجل الذي اخترع" العلم الكبير "إرنست لورانس.”16 يوليو 2015.
• روزنفيلد ، كاري. "مرحبا. لورانس (1901-1958) ". n.d.
• ياريس ، لين. "ينعي المختبر وفاة مولي لورانس ، أرملة إرنست أو. لورانس ". 8 يناير 2003.