歐內(nèi)斯特·勞倫斯（美國(guó)物理學(xué)家，設(shè)計(jì)和制造第一臺(tái)高能粒子回旋加速器）

歐內(nèi)斯特·勞倫斯（Ernest Orlando Lawrence，1901年8月8日~1958年8月27日），美國(guó)著名物理學(xué)家、1939年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主?，加利福尼亞大學(xué)伯克利分校物理學(xué)教授?。

1932年設(shè)計(jì)和制造第一臺(tái)高能粒子回旋加速器，并獲得1939年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)?。參與曼哈頓計(jì)劃，主管用電磁法分離制造原子彈用的鈾-235工作。此外還發(fā)明了彩色顯像管并獲專利。

由于勞倫斯的卓越貢獻(xiàn)，化學(xué)元素周期表中第103號(hào)元素鐒（Lawrencium）、勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（Lawrence Berkeley National Lab）和勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（Lawrence Livermore National Lab）的兩所美國(guó)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室都是為紀(jì)念勞倫斯而命名的。

人物生平

1901年8月8日，歐內(nèi)斯特·勞倫斯出生在南達(dá)科他州的坎頓。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(guó)完成了大學(xué)教育，他的母親岡達(dá)也是挪威移民，出生于一個(gè)有藝術(shù)傳統(tǒng)的世家。南達(dá)科他州是一個(gè)遼闊的大草原。勞倫斯在當(dāng)?shù)厣闲W(xué)。這時(shí)，他就喜歡搗弄電氣、礦石收音機(jī)，并自制電報(bào)機(jī)。中學(xué)時(shí)，他是一個(gè)無線電迷，熱衷于無線通信和電路實(shí)驗(yàn)。

1918年，勞倫斯進(jìn)入圣奧拉夫?qū)W院。第一次世界大戰(zhàn)對(duì)美國(guó)高校的平靜生活產(chǎn)生了影響，勞倫斯不屬于那種特別優(yōu)秀的學(xué)生。大二時(shí)，他數(shù)學(xué)、化學(xué)、英語等課只得C，宗教是D。圣奧拉夫?qū)W院的挫折使勞倫斯轉(zhuǎn)入佛梅林的南達(dá)科他大學(xué)。在大學(xué)他動(dòng)員校長(zhǎng)投資無線電設(shè)備，自己則做實(shí)驗(yàn)激發(fā)同學(xué)的興趣。后來，勞倫斯轉(zhuǎn)學(xué)物理，成績(jī)優(yōu)異。

他又轉(zhuǎn)入了明尼蘇達(dá)大學(xué)讀研究生，導(dǎo)師是斯旺教授。在斯旺的指導(dǎo)下，勞倫斯打好了電動(dòng)力學(xué)和磁學(xué)的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，這是他未來取得偉大成功的根基。

勞倫斯要制作一個(gè)在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)的橢圓體，并用此實(shí)驗(yàn)寫論文。由于他從小做收音機(jī)、修汽車，所以能克服制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(dǎo)下研究獲得高能粒子的裝置。

由于家境不富裕，勞倫斯曾嘗試賣鋁制品和收音機(jī)賺錢，但收益不大。

后來，勞倫斯進(jìn)入芝加哥大學(xué)的賴森物理實(shí)驗(yàn)室工作。在那里，他結(jié)識(shí)了猶太物理學(xué)家雅各布森，獲益良多。勞倫斯勤奮工作，成績(jī)顯著，在美國(guó)物理學(xué)界已經(jīng)小有名氣。許多名牌大學(xué)都邀請(qǐng)他任教，條件十分優(yōu)厚。勞倫斯在耶魯大學(xué)渡過一段美好的時(shí)光。

加利福尼亞大學(xué)伯克利分校給了他十分有利的教學(xué)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)設(shè)備。

1928年，勞倫斯到西海岸開始新的工作和生活。在加州大學(xué)，他的工作激情感染了大學(xué)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，無論走到哪里，這氣氛就帶到哪里?！?/p>

1929年，勞倫斯從一篇文獻(xiàn)上讀到兩只電子管用同步的方法給鉀離子升壓的報(bào)道，受到了很大的啟發(fā)。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?jiǎn)幔?/p>

他非常激動(dòng)，不斷計(jì)算，發(fā)現(xiàn)直列式升壓后部的電子管體積功率都十分巨大。如果能組成一個(gè)環(huán)形，讓帶電粒子在圓環(huán)的每個(gè)電子管中同步升壓，將能達(dá)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(huán)里，那么，這個(gè)裝置將成為物理學(xué)中前所未有的利器，什么高能粒子的實(shí)驗(yàn)都可以在它中間完成了。

勞倫斯興奮不已。這個(gè)裝置如此簡(jiǎn)單、有效、高能，為什么前人就沒有想到呢？當(dāng)別人核實(shí)他的計(jì)算并問這個(gè)裝置有什么用時(shí)，他回答說：“我要用它來轟碎原子?！?/p>

1928年，物理學(xué)家喬治·伽莫夫提出，可以用質(zhì)子代替α粒子作為轟擊物來實(shí)現(xiàn)人工核反應(yīng)。由氫原子電離而得到的質(zhì)子能量很小，需要通過電場(chǎng)或磁場(chǎng)進(jìn)行加速，以保證作為“炮彈”的質(zhì)子獲得足夠高的能量。于是，各種類型的粒子加速器逐步發(fā)展起來。

1929年，勞倫斯提出磁共振加速器（即回旋加速器）的構(gòu)造原理，即利用一個(gè)均勻磁場(chǎng)，使加速粒子沿螺旋形路徑運(yùn)動(dòng)。在運(yùn)動(dòng)平面內(nèi)，粒子將越過一個(gè)加速間隙，間隙里有一外加射頻電場(chǎng)，其變化頻率與離子旋轉(zhuǎn)頻率同相，以保證粒子每一次通過加速區(qū)時(shí)都能得到加速。

1931年，勞倫斯和他的學(xué)生埃德爾森（N.E.Edlefson）和利文斯頓(M.S.Livingston)建成了第一臺(tái)回旋加速器（直徑只有12厘米，可以拿在手里，加速粒子能量可達(dá)到0.8MeV）并開始運(yùn)行。后來，在勞倫斯的領(lǐng)導(dǎo)下，在美國(guó)建成了一系列不同的回旋加速器。

主要成就

40年代初，這類加速器的能量達(dá)到40MeV，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了天然放射源的能量?？梢杂糜诩铀儋|(zhì)子、α粒子和氖核，由此發(fā)現(xiàn)了許多新的核反應(yīng)，產(chǎn)生了幾百種穩(wěn)定的和放射性的同位素?；匦铀倨鲗?duì)核裂變及核力的研究起著特別重要的作用。勞倫斯由于發(fā)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(xué)獎(jiǎng)?。曾參加原子彈研制工作，將加速器用作質(zhì)譜儀，從鈾-238中分離出鈾-235。還培養(yǎng)了大批杰出的科學(xué)人才。

人物評(píng)價(jià)

歐內(nèi)斯特·奧蘭多·勞倫斯（Ernest Orlando Lawrence，1901～1958）美國(guó)物理學(xué)家。耶魯大學(xué)物理學(xué)博士。一生從事加速器技術(shù)、核物理及其在生物學(xué)和醫(yī)學(xué)上應(yīng)用方面的研究。

歐洲的許多猶太科學(xué)家為躲避納粹迫害，紛紛遷居美國(guó)。他們的貢獻(xiàn)為美國(guó)科學(xué)界增光添彩。世界上第一顆原子彈和氫彈的制造成功，有愛因斯坦、費(fèi)米、西拉德、特勒等科學(xué)家相當(dāng)大的貢獻(xiàn)。然而，美國(guó)本土也培育成長(zhǎng)了許多科學(xué)家，他們的成就與歐洲學(xué)者交相輝映。除了領(lǐng)導(dǎo)曼哈頓工程制造原子彈的奧本海默外，勞倫斯是其中最優(yōu)秀的一個(gè)。

后世紀(jì)念

由于勞倫斯的卓越貢獻(xiàn)，化學(xué)元素周期表中第103號(hào)元素鐒（Lawrencium）、勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（Lawrence Berkeley National Lab）和勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（Lawrence Livermore National Lab）的兩所美國(guó)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室都是為紀(jì)念勞倫斯而命名的。