Geschichte & Kultur

Biographie von Ernest Lawrence, Erfinder des Zyklotrons

Ernest Lawrence (8. August 1901 – 27. August 1958) war ein amerikanischer Physiker, der das Zyklotron erfand , ein Gerät, mit dem geladene Teilchen mithilfe eines Magnetfelds spiralförmig beschleunigt werden. Das Zyklotron und seine Nachfolger waren ein wesentlicher Bestandteil der Hochenergiephysik. Lawrence erhielt 1939 den Nobelpreis für Physik für diese Erfindung.

Lawrence spielte auch eine wesentliche Rolle im Manhattan-Projekt und beschaffte einen Großteil des Uranisotops, das in der Atombombe auf Hiroshima in Japan verwendet wurde. Darüber hinaus war er dafür bekannt, das staatliche Sponsoring großer Forschungsprogramme oder „Big Science“ zu befürworten.

Schnelle Fakten: Ernest Lawrence

  • Beruf: Physiker
  • Bekannt für : Gewinner des Nobelpreises für Physik 1939 für die Erfindung des Zyklotrons; arbeitete am Manhattan-Projekt
  • Geboren: 8. August 1901 in Canton, South Dakota
  • Gestorben: 27. August 1958 in Palo Alto, Kalifornien
  • Eltern: Carl und Gunda Lawrence
  • Ausbildung : Universität von South Dakota (BA), Universität von Minnesota (MA), Yale University (Ph.D.)
  • Ehepartner: Mary Kimberly (Molly) Blumer
  • Kinder: Eric, Robert, Barbara, Mary, Margaret und Susan

 

Frühes Leben und Ausbildung

Ernest Lawrence war der älteste Sohn von Carl und Gunda Lawrence, die beide Pädagogen norwegischer Abstammung waren. Er wuchs mit Menschen auf, die später erfolgreiche Wissenschaftler wurden: Sein jüngerer Bruder John arbeitete mit ihm an den medizinischen Anwendungen des Zyklotrons zusammen, und seine beste Freundin aus Kindertagen, Merle Tuve, war eine wegweisende Physikerin.

Lawrence besuchte die Canton High School, studierte dann ein Jahr am Saint Olaf College in Minnesota, bevor er an die University of South Dakota wechselte. Dort erwarb er 1922 seinen Bachelor-Abschluss in Chemie. Lawrence war zunächst ein angehender Student und wechselte auf Anregung von Lewis Akeley, Dekan und Professor für Physik und Chemie an der Universität, zur Physik. Als einflussreiche Figur in Lawrences Leben hing Dean Akeleys Bild später an der Wand von Lawrences Büro, einer Galerie, in der namhafte Wissenschaftler wie Niels Bohr und Ernest Rutherford vertreten waren.

Lawrence erwarb 1923 seinen Master in Physik an der University of Minnesota und promovierte anschließend zum Dr. Er blieb drei weitere Jahre in Yale, zunächst als wissenschaftlicher Mitarbeiter und später als Assistenzprofessor, bevor er 1928 außerordentlicher Professor an der University of California in Berkeley wurde. 1930, im Alter von 29 Jahren, wurde Lawrence ein „ordentlicher Professor“ in Berkeley – das jüngste Fakultätsmitglied, das diesen Titel innehatte.

 

Das Zyklotron erfinden

Lawrence kam auf die Idee des Zyklotrons, nachdem er ein Diagramm in einem Artikel des norwegischen Ingenieurs Rolf Wideroe durchgesehen hatte. In Wideroes Artikel wurde ein Gerät beschrieben, das energiereiche Partikel erzeugen kann, indem sie zwischen zwei linearen Elektroden hin und her geschoben werden. Das Beschleunigen von Partikeln auf ausreichend hohe Energien für die Untersuchung würde jedoch lineare Elektroden erfordern, die zu lang sind, um in einem Labor enthalten zu sein. Lawrence erkannte, dass ein kreisförmiger statt eines linearen Beschleunigers eine ähnliche Methode anwenden könnte, um geladene Teilchen in einem Spiralmuster zu beschleunigen.

Lawrence entwickelte das Zyklotron mit einigen seiner ersten Doktoranden, darunter Niels Edlefsen und M. Stanley Livingston. Edlefsen half bei der Entwicklung des ersten Proof-of-Concept des Zyklotrons: eines 10-Zentimeter-Rundgeräts aus Bronze, Wachs und Glas.

Nachfolgende Zyklotrons waren größer und in der Lage, Teilchen auf immer höhere Energien zu beschleunigen. Ein Zyklotron, das ungefähr 50-mal größer als das erste war, wurde 1946 fertiggestellt. Es erforderte einen Magneten mit einem Gewicht von 4.000 Tonnen und ein Gebäude mit einem Durchmesser von etwa 160 Fuß und einer Höhe von 100 Fuß.

 

Manhattan-Projekt

Während des Zweiten Weltkriegs arbeitete Lawrence am Manhattan-Projekt und half bei der Entwicklung der Atombombe. Die Atombombe benötigte das „spaltbare“ Isotop von Uran, Uran-235, und musste von dem viel häufiger vorkommenden Isotop Uran-238 getrennt werden. Lawrence schlug vor, die beiden aufgrund ihres geringen Massenunterschieds zu trennen, und entwickelte Arbeitsgeräte namens „Calutrons“, die die beiden Isotope elektromagnetisch trennen könnten.

Lawrence-Calutrons wurden verwendet, um Uran-235 abzutrennen, das dann durch andere Vorrichtungen gereinigt wurde. Der größte Teil des Uran-235 in der Atombombe, die Hiroshima in Japan zerstörte, wurde mit Lawrence-Geräten gewonnen.

 

Späteres Leben und Tod

Nach dem Zweiten Weltkrieg setzte sich Lawrence für Big Science ein: massive Staatsausgaben für große wissenschaftliche Programme. Er war Teil der US-Delegation auf der Genfer Konferenz von 1958, mit der versucht wurde, die Prüfung von Atombomben auszusetzen. Lawrence wurde jedoch in Genf krank und kehrte nach Berkeley zurück, wo er einen Monat später am 27. August 1958 starb.

Nach Lawrences Tod wurden ihm das Lawrence Berkeley National Laboratory und das Lawrence Livermore National Laboratory zu Ehren benannt.

 

Erbe

Lawrences größter Beitrag war die Entwicklung des Zyklotrons. Mit seinem Zyklotron produzierte Lawrence ein Element, das in der Natur nicht vorkam, Technetium sowie Radioisotope. Lawrence untersuchte auch die Anwendungen des Zyklotrons in der biomedizinischen Forschung; Beispielsweise könnte das Zyklotron radioaktive Isotope produzieren, die zur Behandlung von Krebs oder als Tracer für Stoffwechselstudien verwendet werden könnten.

Das Zyklotron-Design inspirierte später Teilchenbeschleuniger wie das Synchrotron, mit denen bedeutende Fortschritte in der Teilchenphysik erzielt wurden. Der Large Hadron Collider, mit dem das Higgs-Boson entdeckt wurde. ist ein Synchrotron.

 

Quellen

  • Alvarez, Luis W. „Ernest Orlando Lawrence. (1970): 251-294.“
  • Amerikanisches Institut für Physik.“ Lawrence und die Bombe. “ nd
  • Berdahl, Robert M. „Das Lawrence-Erbe“. 10. Dezember 2001.
  • Birge, Raymond T. „Verleihung des Nobelpreises an Professor Ernest O. Lawrence.“ Scien
    ce (1940): 323 & ndash; 329.
  • Hiltzik, Michael. Große Wissenschaft: Ernest Lawrence und die Erfindung, die den militärisch-industriellen Komplex ins Leben gerufen hat. Simon & Schuster, 2016.
  • Keats, Jonathon. „Der Mann, der ‚Big Science‘ erfunden hat, Ernest Lawrence . ”16. Juli 2015.
  • Rosenfeld, Carrie. „Ernest O. Lawrence (1901 – 1958).“ nd
  • Yarris, Lynn. „Lab trauert um Molly Lawrence, die Witwe von Ernest O. Lawrence.“ 8. Januar 2003.

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