美国研制出世界上第一台回旋加速器

劳伦斯

      1939年,美国的劳伦斯，在1932年设计并研制出了世界上第一台回旋加速器。这种加速器既可用于核物理实验，也可用于早期的粒子物理实验，他因此单独获得了1939年的诺贝尔物理学奖 .

   生平简介

    劳伦斯博士Ernest Orlando Lawrence(1901—1958)是美国著名的物理学家、回旋加速器的发明者，1901年8月8日出生于美国达科他州南部的坎顿。劳伦斯的祖父是一位教师，于1846年从娜威的特勒马克移民到美国威斯康星州；父亲毕业于威斯康星州立大学，先后在南达科他的州、市、县任过公共学校的督学，1919年后任师范学院院长；母亲也是一位教师。

    幼年时代，劳伦斯进入南达科他州的坎顿和皮尔的国民学校学习。1917年，年仅16岁的劳伦斯就完成中学学业，随即升入诺思菲尔德的圣奥拉伏学院。一年后他转学到南达科他大学，在电工程教授阿克利(L．E．Akeley)指导下，开始对物理学发生兴趣，而阿克利教授也看出他具有科学的倾向性。1922年大学毕业后，受到图夫(M．Tuve)的鼓励到明尼苏达大学注册，成为研究院学生。他后来进入耶鲁大学学习，1925年取得博士学位，毕业后留校当助教。1928年劳伦斯为了有更多的机会进行深入而广泛的物理学研究，前往加利福尼亚大学工作和学习，两年后成为加利福尼亚大学最年轻的教授。1936年任加利福尼亚大学福射实验室（劳伦斯辐射实验室）主任。1939年荣获诺贝尔物理学奖。1941年起参加美国曼哈顿原子弹计划的领导工作。1957年获美国原子能委员会费米奖金。

    1932年，劳伦斯与耶鲁医学院名誉教务长的女儿布卢默(M．K．Blumer)结婚，生有两男四女。

    劳伦斯的生活节奏很快，不知疲倦，他总是一位鼓舞人心的领导者。1958年，他作为美国代表，去日内瓦参加了西方和苏维埃集团科学家的会议，讨论了核试验检测方法。在这次会谈期间，劳伦斯病倒了，在他回到加利福尼亚后一个月于1958年8月27日劳伦斯在加州帕洛河阿托去世，终年57岁。1961年美国一个研究小组在劳伦斯曾经工作过的实验室里发现了一种新的元素，也就是第103号元素，人们为了纪念劳伦斯，把它叫他“铹”。

 科学成就

    劳伦斯在物理学中主要贡献是发现了回旋加速器原理，领导建造了世界上第一台回旋加速器，为进行了人工可控核反应提供了强有力的工具，大大促进了原子核、基本粒子的实验研究。

    物理学家爱丁顿(1882—1944)曾经提出了一个设想，认为人类可以建造一种能量很高的仪器，能使原子核发生象太阳内部核反应一样的反应。在爱丁顿的提议下，劳伦斯开始研制加速器。劳伦斯首先想到电动机的原理，普通的电动机是靠转子中通电流来实现在磁场中旋转的，那么能不能不用转子，直接让运动电荷代替电流来实现在磁场中旋转呢？劳伦斯以惊人的想象力设计、研制回旋加速器。他不久就提出了回旋加速器的原理，并且制作出一个象儿童玩具一样精致的回旋加速器模型。他用两个D形空盒拼成一个圆形空腔，中间留一条缝隙，带电粒子在缝隙中由带正、负电的D形盒所形成的电场来加速，进入D形盒后在磁场的作用下旋转，最后带电粒子以很高的能量象炮弹一样从一个出射窗打出来，用来轰击靶原子。1931年劳伦斯和别人合作研制成世界上第一台回旋加速器。1932年他又建造了一台新的回旋加速器，把质子加速到1.2百万电子伏。1936年劳伦斯在加利福尼亚大学伯克莱分校用75吨大磁铁，缠8吨钢丝制成一个大电磁铁，建造了一台大型回旋加速器，打出的氘核速率达每秒4万公里，每秒钟可以打出6亿个氘核粒子。1941年劳伦斯又在伯克莱分校的宪章山上建起了一个更大的加速器，打出的粒子速率接近每秒10万公里，能量达1亿电子伏。

    劳伦斯亲自使用回旋加速器研究过多种核反应，相继得到放射性钠、钍、碳-11、铀-233等物质。劳伦斯还在1936年和他弟弟约翰合作用中子来诊治癌症，取得了比X射线效果更好的疗效。1939年用放射性铁对狗进行体内铁的新陈代谢的示踪研究。1940年在劳伦斯实验室中实现了镎和钋的分离，为原子弹的研制提供了原料。1941年后劳伦斯和费米等物理学家一起研制了原子弹。