ארנסט לורנס

ארנסט אורלנדו לורנס (1901, 1958) היה פיזיקאי אמריקאי חשוב של המאה ה־20. הוא המציא את הציקלוטרון, מאיץ חלקיקים מעגלי (מכשיר שמאיץ חלקיקים טעונים בעזרת שדה חשמלי ומחזיר אותם בעזרת שדה מגנטי כדי להשתמש באותו מתח שוב ושוב). על עבודתו זו קיבל את פרס נובל לפיזיקה ב־1939.

לורנס נולד בדקוטה הדרומית ותחביבו הצעיר היה להרכיב מכשירי רדיו. לאחר לימודי תואר ראשון המשיך לדוקטורט ביֵיל, שבו עשה עבודת דוקטורט ניסויית על האפקט הפוטואלקטרי. ב־1928 עבר לברקלי, והפך לפרופסור צעיר מאוד. ב־1932 נישא וממנו נולדו שישה ילדים.

לורנס קיבל השראה מרעיון להאיץ חלקיקים בשלבים. הוא הבין שניתן להשיב חלקיקים לאזור ההאצה בעזרת שדה מגנטי, כך שהאותם מתחים יועילו להם פעמים רבות. בחלק מהמכשיר הוא השתמש בשדה חשמלי מתחלף (מתח שמתחלף בכיוון) שמאיץ את החלקיקים בכל מעבר.

העיקרון המייצג הוא זה: חלקיק טעון שנע בשדה מגנטי אחיד מסתובב במעגל. רדיוס המעגל גדל כשהמהירות גדלה, אך תדירות הסיבוב תלויה רק במטען, המסה ובעוצמת השדה המגנטי. לכן אפשר להתאים את תדירות המתחים האלקטרוניים לתדירות הסיבוב, והאצה חוזרת מתרחשת באופן מסונכרן. לורנס ובצוותו בנו את המודל הראשון ב־1930, שהופעל בהצלחה ב־2 בינואר 1931. מאוחר יותר בנו ציקלוטרונים גדולים יותר, שהניבו אנרגיות גבוהות הרבה יותר, והעשירו מאוד את מחקר הפיזיקה הגרעינית.

המעבדה של לורנס בברקלי (שכיום נקראת על שמו) התפתחה משימוש בחלקי מתכת זולים למתקנים גדולים ויקרים. בשנות ה־30 היא הפכה לדוגמה מוקדמת של "מדע גדול": צוותים רב־תחומיים של פיזיקאים, מהנדסים, כימאים ואנשי רפואה עבדו יחד.

המעבדה פיתחה רדיואיזוטופים לשימוש רפואי, ייצרה איזוטופים מלאכותיים ואף סייעה לגילוי יסוד מלאכותי ראשון (טכנציום) בשיתוף עם אמיליו סגרה. יחד עם זאת, התמקדות בשכלול המכשירים גרמה לפספוסים מדעיים מסוימים, ולטעויות ניסויית שגררו ביקורת.

במלחמת העולם השנייה היה ללורנס תפקיד מרכזי בפרויקט מנהטן. תרומתו העיקרית הייתה בשיטת ההפרדה האלקטרומגנטית של אורניום, שבה משתמשים בשדה מגנטי כדי להפריד איזוטופים (איזוטופ = סוג של אטום עם מסה שונה). בשביל זה פיתח את ה"קלוטרון", גרסה של הציקלוטרון ליישום ההעשרה. הקלוטרונים פעלו במפעל באוק רידג', והיו בין השיטות שסייעו להשגת חומר בקיע לפצצה.

בעקבות המלחמה גדלה המעבדה מאוד והוכפפה לכללים צבאיים ולסיווג ביטחוני. לורנס עמד במרכז הקשרים בין המדע והממסד הביטחוני, ולחלקו היו השלכות אתיות ומדיניות, כולל מתיחות עם עמיתו רוברט אופנהיימר. הוא נכח בניסוי טריניטי ב־1945.

לאחר המלחמה המשיך לורנס לקדם מאמצים גדולים של מאיצי חלקיקים. במעבדתו נעשו תצפיות חשובות, כולל ייצור מזונים ותצפית באנטי־פרוטון. הוא תמך בהמשך פיתוח נשק גרעיני וקידם פרויקטים צבאיים וטכנולוגיים. לורנס מת ב־27 באוגוסט 1958, לאחר ניתוח. המעבדות בברקלי וליברמור נקראו על שמו, והיסוד הכימי מספר 103 נקרא לורנציום על שמו.

ארנסט לורנס (1901, 1958) היה פיזיקאי אמריקאי מפורסם. הוא המציא את הציקלוטרון. ציקלוטרון הוא מכשיר שמאיץ חלקיקים. חלקיקים הם חלקים קטנים מאוד.

לורנס גדל בדקוטה ושיחק בהרכבת רדיו. למד פיזיקה וקיבל דוקטורט. עבר לאוניברסיטת קליפורניה בברקלי והיה פרופסור צעיר. ב־1932 הוא נישא והיו לו שישה ילדים.

לורנס בנה מכשיר שבו חלקיקים מועברים שוב ושוב דרך מתח חשמלי. שדה מגנטי (כוח שעושה לחלקיקים מסלולים מעגליים) הביא אותם חזרה לאותו מקום. כך קיבלו החלקיקים הרבה אנרגיה בלי להגדיל את המתח.

הוא בנה דגם קטן שהצליח ב־1931. אחר כך בנו מכשירים גדולים יותר. המצאתו קידמה את חקר הגרעין.

לורנס הקים מעבדה בברקלי. אנשים ממקצועות שונים עבדו שם ביחד. הם ייצרו איזוטופים רדיואקטיביים. איזוטופ הוא גרסה של אטום שיש לה מסה שונה. איזוטופים אלו שימשו ברפואה.

במלחמה עבד לורנס על פרויקט גדול לפיתוח נשק גרעיני. הוא פיתח שיטה להפריד סוגים שונים של אורניום. חלק מהטכנולוגיה ששימשה בפרויקט נבנתה במפעלים גדולים. אחרי המלחמה המעבדה שלו גדלה מאוד ונחסמה מידע בטחוני.

לורנס המשיך לפתח מאיצים חזקים וחקר חלקיקים חדשים. הוא הלך לעולם ב־1958. המעבדות בברקלי וליברמור נקראו אחריו. גם יסוד כימי נקרא על שמו, לורנציום.