Biographie d'Ernest Lawrence, inventeur du cyclotron

Ernest Lawrence (8 août 1901-27 août 1958) était un physicien américain qui a inventé le cyclotron, un appareil utilisé pour accélérer les particules chargées en spirale à l'aide d'un champ magnétique. Le cyclotron et ses successeurs ont fait partie intégrante du domaine de la physique des hautes énergies. Lawrence a reçu le prix Nobel de physique 1939 pour cette invention.

Lawrence a également joué un rôle essentiel dans le projet Manhattan, achetant une grande partie de l'isotope d'uranium utilisé dans la bombe atomique lancée sur Hiroshima, au Japon. En outre, il était connu pour avoir préconisé le parrainage par le gouvernement de grands programmes de recherche, ou «Big Science».

Quelques faits: Ernest Lawrence

• Occupation: Physicien
• Connu pour: Lauréat du prix Nobel de physique 1939 pour l'invention du cyclotron; travaillé sur le projet Manhattan
• Née: 8 août 1901 à Canton, Dakota du Sud
• Décédés: 27 août 1958 à Palo Alto, Californie
• Parents: Carl et Gunda Lawrence
• Éducation: Université du Dakota du Sud (B.A.), Université du Minnesota (M.A.), Université Yale (Ph.D.)
• Époux: Mary Kimberly (Molly) Blumer
• Enfants: Eric, Robert, Barbara, Mary, Margaret et Susan

Jeunesse et éducation

Ernest Lawrence était le fils aîné de Carl et Gunda Lawrence, qui étaient tous deux des éducateurs d'origine norvégienne. Il a grandi autour de personnes qui sont devenues des scientifiques à succès: son jeune frère John a collaboré avec lui sur les applications médicales du cyclotron et sa meilleure amie d'enfance, Merle Tuve, était une physicienne pionnière..

Lawrence a fréquenté le lycée de Canton, puis a étudié pendant un an au Collège Saint Olaf du Minnesota avant de passer à l'Université du Dakota du Sud. Là, il obtient son baccalauréat en chimie, diplômé en 1922. Initialement étudiant, Lawrence passe à la physique avec l'encouragement de Lewis Akeley, doyen et professeur de physique et chimie à l'université. En tant que figure influente dans la vie de Lawrence, la photo de Dean Akeley serait plus tard accrochée au mur du bureau de Lawrence, une galerie qui comprenait des scientifiques notables tels que Niels Bohr et Ernest Rutherford.

Lawrence a obtenu sa maîtrise en physique à l'Université du Minnesota en 1923, puis un doctorat. de Yale en 1925. Il est resté à Yale pendant trois ans de plus, d'abord en tant que chercheur et plus tard professeur adjoint, avant de devenir professeur agrégé à l'Université de Californie à Berkeley en 1928. En 1930, à l'âge de 29 ans, Lawrence est devenu un «professeur titulaire» à Berkeley, le plus jeune membre du corps professoral à détenir ce titre.

Inventer le cyclotron

Lawrence a eu l'idée du cyclotron après avoir examiné un diagramme dans un document écrit par l'ingénieur norvégien Rolf Wideroe. L'article de Wideroe décrivait un appareil qui pouvait produire des particules de haute énergie en les «poussant» d'avant en arrière entre deux électrodes linéaires. Cependant, l'accélération de particules à des énergies suffisamment élevées pour être étudiées nécessiterait des électrodes linéaires trop longues pour être contenues dans un laboratoire. Lawrence a réalisé qu'un circulaire, plutôt que linéaire, l'accélérateur pourrait utiliser une méthode similaire pour accélérer les particules chargées dans un motif en spirale.

Lawrence a développé le cyclotron avec certains de ses premiers étudiants diplômés, dont Niels Edlefsen et M. Stanley Livingston. Edlefsen a contribué au développement de la première preuve de concept du cyclotron: un appareil circulaire de 10 centimètres en bronze, cire et verre.

Les cyclotrons suivants étaient plus gros et capables d'accélérer les particules à des énergies de plus en plus élevées. Un cyclotron environ 50 fois plus grand que le premier a été achevé en 1946. Il nécessitait un aimant qui pesait 4 000 tonnes et un bâtiment d'environ 160 pieds de diamètre et 100 pieds de hauteur.

Projet Manhattan

Pendant la Seconde Guerre mondiale, Lawrence a travaillé sur le projet Manhattan, aidant à développer la bombe atomique. La bombe atomique nécessitait l'isotope "fissile" de l'uranium, l'uranium-235, et devait être séparée de l'isotope beaucoup plus abondant, l'uranium-238. Lawrence a proposé que les deux puissent être séparés en raison de leur petite différence de masse, et a développé des dispositifs de travail appelés «calutrons» qui pourraient séparer les deux isotopes électromagnétiquement.

Les calutrons de Lawrence ont été utilisés pour séparer l'uranium 235, qui a ensuite été purifié par d'autres appareils. La plupart de l'uranium 235 de la bombe atomique qui a détruit Hiroshima, au Japon, a été obtenue à l'aide des appareils de Lawrence.

Vie et mort tardives

Après la Seconde Guerre mondiale, Lawrence a fait campagne pour Big Science: des dépenses publiques massives pour de grands programmes scientifiques. Il faisait partie de la délégation américaine à la Conférence de Genève de 1958, qui visait à suspendre les essais de bombes atomiques. Cependant, Lawrence est tombé malade à Genève et est retourné à Berkeley, où il est décédé un mois plus tard, le 27 août 1958..

Après la mort de Lawrence, le Lawrence Berkeley National Laboratory et le Lawrence Livermore National Laboratory ont été nommés en son honneur.

Héritage

La plus grande contribution de Lawrence a été le développement du cyclotron. Avec son cyclotron, Lawrence a produit un élément qui n'existait pas dans la nature, le technétium, ainsi que les radio-isotopes. Lawrence a également exploré les applications du cyclotron dans la recherche biomédicale; par exemple, le cyclotron pourrait produire des isotopes radioactifs, qui pourraient être utilisés pour traiter le cancer ou comme traceurs pour des études sur le métabolisme.

La conception du cyclotron a ensuite inspiré les accélérateurs de particules, tels que le synchrotron, qui ont été utilisés pour faire des progrès importants en physique des particules. Le Grand collisionneur de hadrons, qui a été utilisé pour découvrir le boson de Higgs, est un synchrotron.

Sources

• Alvarez, Luis W. "Ernest Orlando Lawrence. (1970): 251-294."
• Institut américain de physique. "Lawrence et la bombe." N.d.
• Berdahl, Robert M. "L'héritage Lawrence". 10 décembre 2001.
• Birge, Raymond T. "Remise du prix Nobel au professeur Ernest O. Lawrence." Science (1940): 323-329.
• Hiltzik, Michael. Big Science: Ernest Lawrence et l'invention qui a lancé le complexe militaro-industriel. Simon & Schuster, 2016.
• Keats, Jonathon. «L'homme qui a inventé la« grande science », Ernest Lawrence.”16 juillet 2015.
• Rosenfeld, Carrie. «Ernest O. Lawrence (1901 - 1958).» N.d.
• Yarris, Lynn. «Lab pleure la mort de Molly Lawrence, veuve d'Ernest O. Lawrence.» 8 janvier 2003.