Biografia di Ernest Lawrence, inventore del ciclotrone

Ernest Lawrence (8 agosto 1901-27 agosto 1958) era un fisico americano che inventò il ciclotrone, un dispositivo utilizzato per accelerare le particelle cariche in un modello a spirale con l'aiuto di un campo magnetico. Il ciclotrone e i suoi successori sono stati parte integrante nel campo della fisica delle alte energie. Lawrence ricevette il premio Nobel per la fisica del 1939 per questa invenzione.

Lawrence ha anche svolto un ruolo essenziale nel Progetto Manhattan, acquisendo gran parte dell'isotopo di uranio utilizzato nella bomba atomica lanciata a Hiroshima, in Giappone. Inoltre, è stato noto per aver sostenuto la sponsorizzazione del governo di grandi programmi di ricerca, o "Big Science".

Fatti veloci: Ernest Lawrence

• Occupazione: Fisico
• Conosciuto per: Vincitore del Premio Nobel per la fisica del 1939 per l'invenzione del ciclotrone; ha lavorato al Progetto Manhattan
• Nato: 8 agosto 1901 a Canton, nel Dakota del Sud
• Morto: 27 agosto 1958 a Palo Alto, in California
• genitori: Carl e Gunda Lawrence
• Formazione scolastica: University of South Dakota (B.A.), University of Minnesota (M.A.), Yale University (Ph.D.)
• Sposa: Mary Kimberly (Molly) Blumer
• Bambini: Eric, Robert, Barbara, Mary, Margaret e Susan

Vita e formazione

Ernest Lawrence era il figlio maggiore di Carl e Gunda Lawrence, che erano entrambi educatori di origine norvegese. È cresciuto attorno a persone che sono diventate scienziati di successo: suo fratello minore John ha collaborato con lui alle applicazioni mediche del ciclotrone e il suo migliore amico d'infanzia Merle Tuve è stato un fisico pionieristico.

Lawrence ha frequentato la Canton High School, quindi ha studiato per un anno al Saint Olaf College nel Minnesota prima di trasferirsi all'Università del South Dakota. Lì, si è laureato in chimica, laureandosi nel 1922. Inizialmente uno studente premed, Lawrence è passato alla fisica con l'incoraggiamento di Lewis Akeley, un preside e professore di fisica e chimica all'università. Come figura influente nella vita di Lawrence, la foto di Dean Akeley sarebbe successivamente appesa al muro dell'ufficio di Lawrence, una galleria che includeva noti scienziati come Niels Bohr ed Ernest Rutherford.

Lawrence si è laureato in fisica all'Università del Minnesota nel 1923, poi ha conseguito un dottorato di ricerca. da Yale nel 1925. Rimase a Yale per altri tre anni, prima come ricercatore e poi assistente professore, prima di diventare professore associato presso l'Università della California, Berkeley nel 1928. Nel 1930, all'età di 29 anni, Lawrence divenne un "professore ordinario" a Berkeley, il più giovane membro di facoltà a detenere quel titolo.

Inventare il ciclotrone

Lawrence ha avuto l'idea del ciclotrone dopo aver studiato un diagramma in un documento scritto dall'ingegnere norvegese Rolf Wideroe. Il documento di Wideroe descriveva un dispositivo in grado di produrre particelle ad alta energia "spingendole" avanti e indietro tra due elettrodi lineari. Tuttavia, l'accelerazione di particelle a energie sufficientemente elevate per lo studio richiederebbe elettrodi lineari che erano troppo lunghi per contenere all'interno di un laboratorio. Lawrence si rese conto che a circolare, piuttosto che lineare, l'acceleratore potrebbe impiegare un metodo simile per accelerare le particelle cariche in un modello a spirale.

Lawrence sviluppò il ciclotrone con alcuni dei suoi primi studenti laureati, tra cui Niels Edlefsen e M. Stanley Livingston. Edlefsen ha contribuito a sviluppare la prima prova di concetto del ciclotrone: un dispositivo circolare da 10 centimetri in bronzo, cera e vetro.

I ciclotroni successivi erano più grandi e in grado di accelerare le particelle a energie sempre più elevate. Un ciclotrone circa 50 volte più grande del primo fu completato nel 1946. Richiedeva un magnete che pesava 4.000 tonnellate e un edificio che era di circa 160 piedi di diametro e 100 piedi di altezza.

Progetto Manhattan

Durante la seconda guerra mondiale, Lawrence ha lavorato al Progetto Manhattan, contribuendo allo sviluppo della bomba atomica. La bomba atomica richiedeva l'isotopo “fissionabile” di uranio, uranio-235, e doveva essere separato dall'isotopo uranio-238 molto più abbondante. Lawrence propose che i due potessero essere separati a causa della loro piccola differenza di massa e sviluppò dispositivi funzionanti chiamati "calutroni" che potevano separare elettromagneticamente i due isotopi.

I calutroni di Lawrence furono usati per separare l'uranio-235, che fu poi purificato da altri dispositivi. La maggior parte dell'uranio-235 nella bomba atomica che distrusse Hiroshima, in Giappone, fu ottenuta usando i dispositivi di Lawrence.

Più tardi vita e morte

Dopo la seconda guerra mondiale, Lawrence fece una campagna per Big Science: ingenti spese del governo per grandi programmi scientifici. Faceva parte della delegazione degli Stati Uniti alla Conferenza di Ginevra del 1958, che era un tentativo di sospendere il test delle bombe atomiche. Tuttavia, Lawrence si ammalò mentre era a Ginevra e tornò a Berkeley, dove morì un mese dopo il 27 agosto 1958.

Dopo la morte di Lawrence, il Lawrence Berkeley National Laboratory e il Lawrence Livermore National Laboratory furono nominati in suo onore.

eredità

Il più grande contributo di Lawrence fu lo sviluppo del ciclotrone. Con il suo ciclotrone, Lawrence ha prodotto un elemento che non si verificava in natura, il tecnezio e i radioisotopi. Lawrence ha anche esplorato le applicazioni del ciclotrone nella ricerca biomedica; per esempio, il ciclotrone potrebbe produrre isotopi radioattivi, che potrebbero essere usati per trattare il cancro o come traccianti per studi sul metabolismo.

Il design del ciclotrone in seguito ha ispirato gli acceleratori di particelle, come il sincrotrone, che sono stati usati per fare passi da gigante nella fisica delle particelle. Il Large Hadron Collider, che è stato usato per scoprire il bosone di Higgs, è un sincrotrone.

fonti

• Alvarez, Luis W. "Ernest Orlando Lawrence. (1970): 251-294".
• American Institute of Physics. ”Lawrence e la bomba.” N.d.
• Berdahl, Robert M. "L'eredità di Lawrence". 10 dicembre 2001.
• Birge, Raymond T. "Presentazione del premio Nobel al professor Ernest O. Lawrence." Scienza (1940): 323-329.
• Hiltzik, Michael. Grande scienza: Ernest Lawrence e l'invenzione che ha lanciato il complesso militare-industriale. Simon & Schuster, 2016.
• Keats, Jonathon. “L'uomo che ha inventato 'Big Science', Ernest Lawrence.”16 luglio 2015.
• Rosenfeld, Carrie. “Ernest O. Lawrence (1901 - 1958).” N.d.
• Yarris, Lynn. "Lab piange la morte di Molly Lawrence, vedova di Ernest O. Lawrence." 8 gennaio 2003.