欧内斯特·劳伦斯

人物简介

Ernest　Orlando　Lawrence，1901～1958

人物生平

劳伦斯一生从事加速器技术、 核物理及其在 生物学和医学上应用方面的研究。1928年美国物理学家 伽莫夫（G.Gamow）提出，可以用质子代替 α粒子作为轰击物来实现人工 核反应。由氢原子电离而得到的质子能量很小，需要通过电场或磁场进行加速，以保证作为“炮弹”的质子获得足够高的能量。于是，各种类型的 粒子加速器逐步发展起来。1929年劳伦斯提出 磁共振加速器（即 回旋加速器）的 构造原理，即利用一个均匀磁场，使加速粒子沿螺旋形路径运动。在运动平面内，粒子将越过一个加速间隙，间隙里有一外加射频电场，其变化频率与离子旋转频率同相，以保证粒子每一次通过加速区时都能得到加速。1932年，劳伦斯和他的学生 埃德尔森（N.E.Edlefson）和利文斯顿（M.S.Livingston）建成了第一台回旋加速器（直径只有27厘米，可以拿在手中，能量可达1MeV）并开始运行。后来，在劳伦斯的领导下，在美国建成了一系列不同的回旋加速器。40年代初，这类加速器的能量达到40MeV，远远超过了天然 放射源的能量。可以用于加速质子、α粒子和氖核，由此发现了许多新的核反应，产生了几百种稳定的和放射性的 同位素。回旋加速器对核裂变及核力的研究起着特别重要的作用。劳伦斯由于发明了回旋加速器以及借此取得的成果而于1939年获得 诺贝尔物理学奖。

第二次世界大战前

欧洲的许多犹太 科学家为躲避纳粹迫害，纷纷迁居美国。他们的贡献为美国科学界增光添彩。世界上第一颗原子弹和氢弹的制造成功，有 爱因斯坦、 费米、西拉德、 特勒等科学家相当大的贡献。 　　然而，美国本土也培育成长了许多科学家，他们的成就与欧洲学者交相辉映。除了领导 曼哈顿工程制造原子弹的 奥本海默外，劳伦斯是其中最优秀的一个。

素质修养

1901年8月8日，欧内斯特·劳伦斯出生在 南达科他州的 坎顿。他的祖父是一位来自 挪威的教师。在挪威的特勒 马克市，劳伦斯家族以“脑瓜特灵”而知名。劳伦斯的父亲 卡尔在美国完成了大学教育，他的母亲冈达也是挪威移民，出生于一个有艺术传统的世家。南达科他州是一个辽阔的 大草原。劳伦斯在当地上小学。这时，他就喜欢捣弄电气、矿石 收音机，并自制 电报机。中学时，他是一个 无线电迷，热衷于 无线通信和电路实验。 　　1918年，劳伦斯进入 圣奥拉夫学院。 第一次世界大战对美国高校的平静生活产生了影响，劳伦斯不属于那种特别优秀的学生。大二时，他数学、化学、英语等课只得C，宗教是D。圣奥拉夫学院的挫折使劳伦斯转入佛 梅林的 南达科他大学。在大学他动员校长投资无线电设备，自己则做实验激发同学的兴趣。后来，劳伦斯转学物理，成绩优异。 　　他又转入了 明尼苏达大学读 研究生，导师是斯旺教授。在斯旺的指导下，劳伦斯打好了 电动力学和磁学的坚实基础，这是他未来取得伟大成功的根基。 　　劳伦斯要制作一个在磁场中 转动的椭圆体，并用此实验写论文。由于他从小做收音机、修汽车，所以能克服制作过程中的许多困难。该装置十分成功。接着，劳伦斯又在斯旺指导下研究获得 高能粒子的装置。 　　由于家境不富裕，劳伦斯曾尝试卖 铝制品和收音机赚钱，但收益不大。后来，劳伦斯进入 芝加哥大学的赖森物理实验室工作。在那里，他结识了犹太物理学家 雅各布森，获益良多。劳伦斯勤奋工作，成绩显著，在美国物理学界已经小有名气。许多名牌大学都邀请他任教，条件十分优厚。劳伦斯在 耶鲁大学渡过一段美好的时光。

教学环境和实验设备

加州大学伯克利分校给了他十分有利的教学环境和 实验设备。 劳伦斯在1928年到西海岸开始新的工作和生活。在加州大学，他的工作激情感染了 大学生们和同行，一位同事回忆说：“他给人的印象是从手指到全身都充满了活力，无论走到哪里，这气氛就带到哪里。” 　　1929年，劳伦斯从一篇文献上读到两只 电子管用同步的方法给 钾离子升压的报道，受到了很大的启发。他想，难道不能用排成一列的更多的电子管同步升压，使带电粒子获得更高的电压吗？ 　　他非常激动，不断计算，发现直列式升压后部的电子管体积功率都十分巨大。如果能组成一个环形，让带电粒子在圆环的每个电子管中同步升压，将能达到几百万 电子伏的高压。如果再用 电磁铁把离子束缚在圆环里，那么，这个装置将成为 物理学中前所未有的利器，什么高能粒子的实验都可以在它中间完成了。 　　劳伦斯 兴奋不已。这个装置如此简单、有效、高能，为什么前人就没有想到呢？当别人核实他的计算并问这个装置有什么用时，他回答说：“我要用 它来轰碎原子。”