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Ernest Lawrence

Ernest Lawrence(全名Ernest Orlando Lawrence,1901—1958年)是美国美国美国是位于北美洲、实行联邦制的国家,由50个州、作为合众国政府所在地的哥伦比亚特区以及波多黎各、关岛等属地组成,首都为华盛顿哥伦比亚特区。1776年7月4日,大陆会议通过《独立宣言》。2020年人口普查(2020年4月1日)全国常住人口为331,449,281人(约3.31亿人);众议院435个议席依据人口普查结果在各州之间分配。点击查看完整词条物理学家,回旋加速器(cyclotron)的发明者,因发明和发展回旋加速器并用它取得成果而获得1939年Nobel PrizeNobel Prize诺贝尔奖是根据Alfred Nobel遗嘱设立的国际奖项,包括物理学、化学、生理学或医学、文学与和平五个奖项,自1901年起颁发,由董事会设于斯德哥尔摩的Nobel Foundation管理其资金;1968年设立的瑞典中央银行纪念阿尔弗雷德·诺贝尔经济学奖不属于诺贝尔奖。点击查看完整词条物理学奖。他创建并主持University of California, BerkeleyUniversity of California, BerkeleyUniversity of California, Berkeley(加州大学伯克利分校,UC Berkeley)是University of California系统的成员校,其前身University of California于1868年由两校合并创立,1873年迁至加利福尼亚州伯克利。点击查看完整词条的Radiation Laboratory,在曼哈顿计划曼哈顿计划曼哈顿计划(Manhattan Project)是美国在第二次世界大战期间研制原子弹的计划,1942年起由陆军工程兵团的Manhattan Engineer District管理,英国和加拿大参与合作。计划在田纳西州Oak Ridge、华盛顿州Hanford和新墨西哥州Los Alamos等地建起工厂和实验室,1945年进行了首次核试验,同年原子弹先后投到日本的广岛和长崎;战后,其职能移交文职的Atomic Energy Commission。点击查看完整词条中负责铀同位素的电磁分离;Lawrence Berkeley National Laboratory、Lawrence Livermore National Laboratory和第103号元素铹(lawrencium)都以他的名字命名。

本页目录35 节
词条资料

出生于南达科他州Canton

父亲Carl Gustavus Lawrence和母亲Gunda Jacobson都是挪威移民的后代,二人在Canton的中学任教时相识,Carl Lawrence同时担任当地的学校总监(superintendent of schools);他们于1900年8月22日结婚。⁠[3][4]

American Institute of Physics的展览把他父母任教的学校写作当地的路德会学校(Lutheran academy)。⁠[1]

他有一个弟弟John Hundale Lawrence,后来成为医生。⁠[1][5][6]

少年时他与同乡好友Merle Tuve一起摆弄无线电,两人造过滑翔机,还建起一座很早期的短波发射台;Merle Tuve后来也成为核物理学家。⁠[7][1][3]

Lawrence Berkeley National Laboratory在2001年的纪念文章记述:母亲常说他“born grown up”;按挪威人的习俗他本应随祖父和外祖父取名,Carl Lawrence认为叫这两个名字的挪威人已经太多,没有照办;母亲在他出生后一周内染上伤寒;两岁时他玩火柴烧着了自己的衣服,被母亲“in the nick of time”救下。⁠[3]

同一篇文章说,母亲多年来担心他长不胖,他小时候的绰号是“Skinny”;成年后他身高六英尺出头,大半生体重约180磅。母亲形容他“always of a happy disposition”,说他觉得生活是“one thrill after another”,又说他“persistent and insistent”。⁠[3]

American Institute of Physics的展览说,父母向他和弟弟灌输了责任感以及对勤奋工作和学问的看重;展览还把他、Merle Tuve和同一代的另一些未来物理学家比作Sinclair Lewis在1925年的小说里写的主人公Martin Arrowsmith,共同之处是精力充沛、满怀热情、带着中西部人的质朴并且献身科学。⁠[1]

R. T. Birge在1940年说,他的小学教育是在南达科他州Canton和Pierre的公立学校完成的。⁠[8]

Luis W. Alvarez撰写的传记把Merle Tuve称为他少年时形影不离的伙伴,并说两人把少年时代的友好竞争带进了日后的核物理研究;Lawrence Berkeley National Laboratory在2001年的纪念文章说,他后来把摆弄短波无线电的经验用到了质子的加速上。Birge在1940年提到,Tuve当时在Carnegie Institution主持核物理研究,那里正在建造一台与伯克利的大机器相仿的60英寸回旋加速器。⁠[9][3][8]

Sanford Underground Research Facility的文章引用Alvarez的看法说,他从幼年起就表现出科学上的机巧和胆量。⁠[7]

在St. Olaf College和University of South Dakota求学

在University of South Dakota,他靠向农户推销厨房用具支付学费。该校的Lewis E. Akeley院长单独辅导他,使他把兴趣从医学转向物理学,后来又送他到University of Minnesota读研究生;Akeley的照片日后一直挂在他的办公室里。⁠[9][3]

1922年他以优异成绩毕业,所学专业为化学。学位名称各处记载不一:Lawrence Berkeley National Laboratory的年表写作B.S.,NobelPrize.org的传记写作B.A.,American Institute of Physics的人物档案写作BA,The Bancroft Library的馆藏指南写作A.B.。⁠[1][6][5][10][4]

是谁使他转向物理学,各处说法不一:Luis W. Alvarez撰写的传记和Birge的致辞归功于Akeley院长;American Institute of Physics的展览说,一位电气工程教授使他相信,他对无线电的兴趣指向的是物理学而不是医学;U.S. Department of Energy的历史介绍说,他是听了Merle Tuve的建议才选择物理学的。⁠[9][8][1][11]

在University of South Dakota,他为了学业不参加兄弟会。⁠[1]

Alvarez写道,推销厨房用具让他当了一回推销的学徒,他日后说服别人靠的是一种有感染力的热情;Lawrence Berkeley National Laboratory在2001年的纪念文章说,这段经历后来帮助他向政府官员和资助机构推销科研项目。在他的办公室里,Akeley的照片挂在一排照片中最显要的位置,同列的还有他敬重的Arthur Compton、Niels Bohr和Ernest Rutherford。⁠[9][3]

在University of Minnesota、University of Chicago和Yale University读研究生

1922年,他到University of Minnesota与Merle Tuve一起攻读物理学,导师是W. F. G. Swann;1923年获文学硕士学位;Lawrence Berkeley National Laboratory在2001年的纪念文章把这个学位记在1922年。⁠[1][5][3]

American Institute of Physics的展览“Lawrence and the Cyclotron”把他取得博士学位的年份记为1924年。⁠[1]

他的第一篇论文发表于1924年5月;此后16年间,他署名的论文共有56篇。⁠[8]

Birge给出了他第一篇论文的题目:“The Charging Effect Produced by the Rotation of a Prolate Iron Spheroid in a Uniform Magnetic Field”。Birge说Swann对他的影响很深,这也是他一再转校的原因。⁠[8]

Lawrence Berkeley National Laboratory在2001年的纪念文章说Swann还是一位出色的大提琴手,是他把Lawrence引向电磁理论;American Institute of Physics的展览引了Swann的看法,即边试边改有时比长时间的理论推演更重要,并说Lawrence做物理带着注重实际和实验的倾向。⁠[3][1]

Luis W. Alvarez撰写的传记说,他是以极其勉强的成绩通过博士学位的法语和德语要求的。他在University of Chicago的时间,NobelPrize.org的传记写作一年,U.S. Department of Energy网站刊载的Glenn T. Seaborg的文章写作两年。⁠[9][4][12]

在Yale University任National Research Fellow和助理教授

取得学位后他留在Yale University,1925年至1927年是National Research Fellow;1927年,学校越过讲师(instructor)一级直接聘他为物理学助理教授,他任职至1928年。⁠[5][13]

这几年他继续研究光电效应,并开始研究气体原子受电子撞击而电离的过程;他后来对汞原子电离电势的测定是到那时为止最精确的。⁠[1][12]

他与Jesse W. Beams一起设计出测量短至十亿分之三秒的时间间隔的方法,用来研究电火花放电的最初阶段;他还提出一种更精确地测定电子荷质比e/m的方法,后来由F. G. Dunnington完成。⁠[12][8][5]

Alvarez写道,他后来并不看重自己测量汞的那次工作:他说自己当时专找那些符号和大小都恰好能把结果推向预期数值的误差,结果对了只是运气好;这件事让他养成了对任何科学结果都严加审视的习惯。Birge指出,由这一测量可以算出Planck常数h。⁠[9][8]

Luis W. Alvarez撰写的传记提到,Hughes和DuBridge的Photoelectric Phenomena在1932年出版时,书中提到的700名实验者里只有12人被引用的次数比他多。⁠[9]

他和Beams成了非常亲密的朋友;两人有一年夏天放下工作,一起游历欧洲。Alvarez写道,他后来很怀念那种不必应付演讲和招待会的旅行。传记把两人合作的一项实验称作“chopping up a photon”。⁠[9]

传记指出,关于高速转子的最早记载,见于Lawrence、Beams和Garman在1928年发表的一篇摘要。⁠[9]

离开Yale University前不久,他认为自己能做出一种不用旋转圆盘的全电子电视系统,并拼装出一套雏形。一位朋友请他到Bell Laboratories交流,他在那里看到这方面的工作已经走得很远,当即决定专注于自己最熟悉的事情,不到商业领域去竞争而分散精力;传记说,这个决定他一直守到生命的最后十年。⁠[9]

转到University of California, Berkeley并升任教授

Swann离开Yale University后,他在1928年接受University of California, Berkeley的物理学副教授职位,校方给他充裕的研究经费和较轻的教学任务;他于当年夏天到校,刚满27岁不久。⁠[13][3]

Luis W. Alvarez后来写道,朋友们当时预言他会“quickly go to seed in the unscientific climate of the west”。⁠[7]

American Institute of Physics的展览说,伯克利和其他大学为争聘他展开了一场竞价;参与招聘的伯克利物理学家Leonard Loeb称他是“one of the most brilliant experimental young men in the East”。The Bancroft Library的馆藏指南也说有好几所大学想聘他。Lawrence Berkeley National Laboratory的回顾说,时任校董会秘书的Robert Gordon Sproul是招聘他的主要推动者之一;Birge说,Swann离开Yale University是去了Bartol Foundation。⁠[13][10][14][8]

他很快适应了新环境:没过几个月,朋友Beams就称他是加利福尼亚的“Native Son”。1930年秋,Sproul在自己就任University of California第11任校长的前一天签字同意把他升为教授。Birge在1940年说,尽管外面有许多诱人的邀请,这所大学12年来一直留住了他。⁠[13][14][8]

Alvarez写道,离开一所富有而声名卓著的大学所提供的安稳,是需要勇气的。⁠[9]

构想回旋加速器

1929年春,他在德文期刊Archiv für Elektrotechnik上读到挪威工程师Rolf Wideröe的一篇文章,文中的示意图展示了反复利用同一电势使粒子能量加倍的办法。⁠[13][15]

他认为这种直线式设计对轻粒子并不实用,因为需要好几米长的真空管。他的想法是用磁场把粒子的轨道弯成圆形,让粒子一次次通过同一个加速区;粒子的回转频率与轨道半径无关,因此可以用频率固定的高频电场来加速。⁠[13][15]

他起初没有动手建造;当年年底来访的德国物理学家Otto Stern鼓励他把设想付诸实验。⁠[13]

刚到伯克利还是单身的时候,他常在图书馆度过晚上,既读专业书刊,也读消遣的东西,夜复一夜地翻阅外文期刊的过刊,Wideröe的文章就是这样读到的。Alvarez写道,那份期刊物理学家很少查阅;他自己想比翻译快,所以Wideröe的不少结论是他自己推出来的。⁠[9]

Birge讲述说,Wideröe用25,000伏的电势差使钾原子获得了相当于50,000伏的能量;第二天早上,Lawrence就向朋友们说,他找到了不用高电压而得到高能粒子的办法,朋友们认为想法站得住,但提醒他有想法和把它做成是两回事。Glenn T. Seaborg写道,他看到那张示意图后几分钟之内就想出了回旋加速器和直线加速器的原理。他起初把这种装置叫作“proton merry-go-round”。⁠[8][12][14]

American Institute of Physics的展览说,他是通过老朋友Merle Tuve的工作了解到高电压加速问题的:Tuve在Carnegie Institution of Washington先后用Tesla感应线圈和Van de Graaff起电机做实验,达到了100万伏;Tuve的进展促使他动手,以免在通向高能量的竞赛中落后。此前Ernest Rutherford在1927年呼吁物理学家设法得到“a copious supply”的更高能量的粒子。⁠[13]

American Institute of Physics的展览还说,他读德文非常吃力,跳过了Wideröe文章的正文,只看图示;他发现粒子的回旋频率与轨道半径无关时感到意外;他先请学生和教授核对自己的计算,然后才画出装置的草图。⁠[15]

Birge还说,他另外造过一台他称为“linear resonance accelerator”的直线加速器,只适合加速重粒子;直到1934年,他还认为由David Sloan的X射线管改成的双直线加速器在中子产额上会超过回旋加速器,最后是回旋加速器胜出。⁠[8]

University of California校长Richard C. Atkinson在2001年的声明中把回旋加速器的发明时间写作1929年年末。⁠[16]

最初的几台回旋加速器

他和自己在伯克利的第一位博士生Nels E. Edlefsen用玻璃、封蜡和青铜做出一个简陋的模型,Lawrence Berkeley National Laboratory的回顾把它的制作时间记在1930年春。1930年9月,他在National Academy of Sciences于伯克利举行的会议上公布了这种加速方法。⁠[14][8][10]

R. T. Birge在1940年的致辞中把这个玻璃模型的制作时间记为1930年1月,直径为4英寸。⁠[8]

研究生M. Stanley Livingston随后承担了大部分制作工作。1931年1月2日,第一台能工作的回旋加速器用1,800伏的电压把氢离子加速到80,000电子伏特;它的直径在American Institute of Physics的展览中记为约4.5英寸,在Lawrence Berkeley National Laboratory的回顾中记为5英寸,在Luis W. Alvarez撰写的传记中记为4英寸。⁠[13][14][9]

1931年夏,一台11英寸的回旋加速器把质子加速到100万电子伏特以上;8月3日的一封电报向他报告,Livingston已得到1,100,000伏的质子。这台机器的造价约为1,000美元,另借用了一些设备。Lawrence Berkeley National Laboratory的回顾另载有一页日期为1932年1月8日的笔记,说明文字称它记录了11英寸回旋加速器的第一次MeV读数。⁠[13][6][8][14]

同一时期,他从General Electric的实验室请来的David Sloan建造了一台直线加速器,到1931年5月已把汞离子加速到100万伏。⁠[15]

1932年夏,11英寸回旋加速器实现了锂核的蜕变。⁠[8]

Lawrence Berkeley National Laboratory的回顾说,第一个模型呈扇形,制作时还用上了一把厨房椅子和一个缠着线圈的衣帽架。Alvarez写道,这个小组不得不自己研制真空泵和振荡管;他写传记时,最初的装置在实验室里长期陈列。⁠[14][9]

1931年8月3日的那封电报还说,Livingston建议加上一句“Whoopee!”。Birge把11英寸回旋加速器得到的氢离子能量记为125万伏,说这是当时实验室里产生过的能量最高的粒子束,并把1932年夏的锂实验称为西半球第一次人工蜕变。⁠[13][8]

Luis W. Alvarez撰写的传记说,小组原先没有计数设备,1932年夏Donald Cooksey和Franz Kurie从Yale University带来了计数器;Alvarez认为,John Cockcroft和Ernest Walton的那项发现“could almost as well have been made”在他的实验室里。⁠[9]

American Institute of Physics的展览说,他靠两项靠反复试验得来的发现克服了早期的障碍:一是拆掉D形电极上的金属栅网——他原以为电屏蔽需要它,而Sloan的工作表明它妨碍聚焦;二是在磁场中插入小铁垫片,使粒子保持在轨道平面内。展览称Sloan是一位年轻的电子学专家,他的直线加速器有30个电极;Sloan后来放下直线加速器,转而研制谐振变压器,后者成为医院里有用的X射线源。⁠[15]

Lawrence Livermore National Laboratory的介绍说,第一台模型用金属丝和封蜡做成,总共大概花了25美元,输入2,000伏电压就能产生80,000伏的粒子。BritannicaEncyclopædia BritannicaEncyclopædia Britannica(大英百科全书,又译不列颠百科全书)是1768年在苏格兰爱丁堡开始出版的英语综合性百科全书,也指出版它的总部位于美国芝加哥的 Encyclopædia Britannica, Inc.(对外称 The Britannica Group);纸质版于2012年停印,此后以 Britannica.com 线上百科、面向学校与图书馆的数字教育产品和 Merriam-Webster 词典为主要业务。点击查看完整词条说,他的学生M. Stanley Livingston造的第一台机器把质子加速到13,000电子伏,后来的一台加速到1,200,000电子伏,足以引起核蜕变,并称回旋加速器是第一种达到高能量的粒子加速器。Luis W. Alvarez撰写的传记说,1932年春,11英寸回旋加速器产生的质子能量为几十万电子伏。Lawrence Berkeley National Laboratory的75周年展览说,“cyclotron”一词起初是实验室里对“magnetic resonance accelerator”(磁共振加速器)的俗称。⁠[17][18][9][19]

创建Radiation Laboratory

1931年8月26日,University of California校长Robert Gordon Sproul把校内闲置的Civil Engineering Testing Laboratory交给他使用,他把这座建于1902年的木结构房屋改名为Radiation Laboratory,简称Rad Lab。⁠[14][19][3]

实验室里新建的27英寸回旋加速器使用一块80吨重的磁铁。这块磁铁原是第一次世界大战期间为跨大西洋无线电通信制造的,由Federal Telegraph Company的副总裁Leonard Fuller帮助取得。到1932年9月,这台机器已把质子加速到360万电子伏特。⁠[20][14]

Works Progress Administration等新政机构把一批技术助理列入政府的工资名册。实验室人员从1932年的10人增加到1939年的60人。⁠[20]

Lawrence Berkeley National Laboratory的回顾说,此前他在Le Conte Hall的329室工作,那里放得下11英寸回旋加速器,却放不下更大的机器;设在Mining Building的工程系教员不肯给他地方。交给他的那座房屋有混凝土地面,承受得住80吨的磁铁。⁠[14]

实验室75周年展览说,他从Federal Telegraph Company得到了磁铁,但想从PG&EPG&EPG&E Corporation是美国公用事业控股公司,子公司Pacific Gas and Electric Company在北加州和中加州供应电力和天然气。点击查看完整词条公司免费获得电力,就没有那么成功。⁠[19]

这块磁铁的来历,Birge另有说法:它是为中国政府订购的一台无线电发射机制造的,对当时兼任Federal Telegraph Company副总裁的伯克利教授L. F. Fuller来说是“white elephant”,对Lawrence却是天赐之物。American Institute of Physics的展览说,他是把它当作战争剩余物资折价买下的。⁠[8][20]

American Institute of Physics的展览说,物理系1933年的紧缩还包括降低薪水和减少助教;向实验室派人的另一个新政机构,展览写作National Youth Authority,派来的助理中有电工、机工和木工;1933年至1940年有几名研究生和博士后自费在实验室工作,他的一名学生在1938年说,摆弄回旋加速器的这一行“has experienced no depression”。⁠[20]

Luis W. Alvarez撰写的传记说,从1931年到1950年,这个实验室一直拥有世界上能量最高的粒子束。⁠[9]

与Mary Blumer结婚

两人相识于他在Yale University的时候:他是George Blumer医生在New Haven家中的常客,Molly是Blumer家四个女儿中的长女,当时16岁。Lawrence Berkeley National Laboratory在2001年的纪念文章说,他追求她时她是Vassar的本科生。American Institute of Physics的展览说,她起初拒绝了他,而他“nothing if not persistent”。⁠[9][3][1]

Solvay会议、氘核争议与当选National Academy of Sciences院士

化学家Gilbert Lewis向实验室提供了氘,回旋加速器从1932年起用于研究,其中包括加速氘核。⁠[14][6]

1933年,他出席在布鲁塞尔举行的Solvay会议,是当年唯一受邀的美国人。他在会上宣布氘核不稳定,后来撤回了这一说法;有关的实验结果最终查明来自杂散氘核造成的污染。⁠[6][21]

1934年,Frédéric Joliot-Curie和Irène Joliot-Curie在巴黎用α粒子轰击铝,发现了人工放射性。Radiation Laboratory此前没有注意到残留的辐射,他说实验室的人都在“kicking ourselves that we haven’t had the sense to notice”。⁠[21]

1934年4月,32岁的他当选National Academy of Sciences院士,是第一位当选的南达科他州出生的人。⁠[8][5]

Luis W. Alvarez撰写的传记的名录把他列为这次Solvay会议的美国代表;Lawrence Berkeley National Laboratory的年表说,他是当年唯一受邀的美国人,并称他是“only the eighth ever”。⁠[9][6]

别处的科学家从实验和理论两方面质疑氘核不稳定这一设想。Luis W. Alvarez撰写的传记说,G. N. Lewis给实验室的重水只有几滴。⁠[21][9]

实验室的物理学家Robert Thornton回忆说:“We looked pretty silly. We could have made the discovery at any time.” Alvarez解释说,实验室的Geiger计数器一直没法用,是因为整个实验室都带有放射性。他还写道,Lawrence常讲起自己第一次听说Enrico FermiEnrico FermiEnrico Fermi(1901—1954年)是意大利裔美国物理学家,1938年获Nobel Prize物理学奖,1942年领导团队在芝加哥实现首次受控核链式反应。点击查看完整词条的实验那天的情形:他从口袋里掏出一枚五角硬币放到回旋加速器旁边,关机之后看着它使验电器放电,一两分钟就证实了中子在银中引起的放射性。传记说,他喜欢讲自己犯过的错;American Institute of Physics的展览也说他没有为氘核问题上的错误而消沉,并引用他1934年的话:“We would be eternally miserable if our errors worried us too much.”⁠[21][9]

Lawrence Berkeley National Laboratory的年表把他在氘问题上的错误称为“fruitful error”,说它启发了Alvarez意外的发现:Alvarez用60英寸回旋加速器发现氚不稳定,而氦-3是稳定的。⁠[6]

放射性同位素与医学应用

1935年,John Lawrence来到伯克利,研究回旋加速器产生的放射性同位素在生物学和医学上的用途,Joseph Hamilton和Paul Aebersold随后加入。⁠[14][6]

David Sloan为大学医学院建造的直线加速器是强力的X射线源,这促使他为回旋加速器寻找生物医学用途:生产可用于治疗癌症和示踪代谢过程的放射性同位素,以及中子束。他在1935年给Niels Bohr的信中写道,开展生物学工作的原因之一是“it is much easier to get funds for medical research”。⁠[20]

1937年,John Lawrence用磷-32治疗真性红细胞增多症(polycythemia vera),Lawrence Berkeley National Laboratory的纪念展把它称为“the first successful treatment of a human disease with radioisotopes”。1939年,他用中子束治疗了一名白血病患者。⁠[19][22]

第二次世界大战前,Ernest Lawrence建立起一套分发制度,向数百名医生和许多机构供应放射性同位素;Britannica的条目提到,他制备的医用同位素包括放射性磷和放射性碘,后者用于最早的甲状腺功能亢进放射治疗。⁠[12][18]

Luis W. Alvarez撰写的传记说,John Lawrence第一次到伯克利,是来就27英寸回旋加速器的中子可能造成的危害提供意见。Lawrence Berkeley National Laboratory的回顾说,他在Yale University研究过辐射对垂体的作用;他和Paul Aebersold发现,中子束对肿瘤的破坏作用远大于同等剂量的X射线;回顾把1939年的那次治疗称为第一次用粒子加速器的束流治疗癌症。⁠[9][22]

1938年和1939年,回旋加速器上的物理实验每周停一整天,用37英寸回旋加速器的中子治疗晚期癌症患者;沾着油污的机器用一组白色挡板遮起来,病人从侧门被领进一间看上去一尘不染的病房。⁠[9]

American Institute of Physics的展览说,慈善机构给医学、公共卫生和生物学的钱远多于给物理学的,Rockefeller Foundation在1933年决定集中支持把物理和化学方法用于生物学和医学的工作;展览认为,他并不只是口头上重视生物医学,而是把加速器看作对付癌症的一种可能的武器。⁠[20]

Birge在1940年说,实验室正向至少20个研究小组提供放射性样品,慢性白血病的治疗结果令人鼓舞;在伯克利受过训练的47人正在25家机构主持或协助回旋加速器工作,Radiation Laboratory本身已发表163篇论文,署名的共有76人。⁠[8]

Radiation Laboratory成为物理系内的独立机构

1936年7月1日,大学把Radiation Laboratory定为物理系内专门从事核科学研究的独立机构,他任主任,直至去世。⁠[14][6][5]

Britannica的条目和American Institute of Physics的机构档案以1931年为实验室的创建年份。⁠[18][23]

到1937年,由27英寸机器扩建而成的37英寸回旋加速器已能把氘核加速到8 MeV、把α粒子加速到16 MeV;Luis W. Alvarez撰写的传记记载,到1937年回旋加速器的束流在8 MeV时已达到100微安。⁠[14][9]

意大利物理学家Emilio Segrè在27英寸回旋加速器辐照过的材料中发现了第一种人工制造的元素,后来命名为锝(technetium)。⁠[6][18]

由University of California校董William Crocker出资的Crocker Radiation Laboratory安装了一台60英寸回旋加速器,磁铁重220吨,1939年开始运行,可产生16 MeV的氘核束。⁠[14][8]

Birge说,60英寸回旋加速器能输出100微安、1,600万伏的氘核束,是当时世界上最大的回旋加速器;要得到同样多的中子,需要大约200磅镭。⁠[8]

Alvarez写道,20世纪30年代其他加速器的建造者一般只能在100万电子伏特下得到1微安的束流;Lawrence一直力主提高束流强度,常常要顶着年轻同事的反对,他们想的是“use what we have”。⁠[9]

传记说,Lawrence鼓励Martin Kamen装上两根水冷探头,去截取原先损失掉的那部分循环束流;这样增加了约1毫安的内部束流,一直用来为John Lawrence的医学项目生产放射性同位素。⁠[9]

获得Nobel Prize物理学奖

1939年11月9日,Associated PressAssociated PressAssociated Press(美国联合通讯社,简称美联社)是总部位于纽约市的合作制新闻通讯社,1846年创办,是美国历史最悠久、规模最大的通讯社。点击查看完整词条发出他获得当年Nobel Prize物理学奖的消息。获奖理由是“for the invention and development of the cyclotron and for results obtained with it”,其中特别提到人工放射性元素。⁠[24][2]

他是第一位因完全在University of California校园内完成的工作而获奖的人,也是第一位来自公立大学的获奖教授。得知消息后他说:“It goes without saying that it is the laboratory that is honored.”⁠[3]

由于战争,他没有前往斯德哥尔摩。1940年2月29日,颁奖仪式在伯克利校内的Wheeler Hall举行,瑞典驻旧金山总领事C. E. Wallerstedt代表Royal Swedish Academy of Sciences把奖章和证书交给他,物理学家R. T. Birge在仪式上详细介绍了他的工作。⁠[8][24][21]

Birge在致辞中说,当时已知的约335种人工放射性物质中有223种是用回旋加速器发现的,伯克利以外的机构有21台回旋加速器在运行,另有17台在建。⁠[8]

Nobel物理学委员会成员K. M. G. Siegbahn的颁奖词提到,回旋加速器产生的α粒子能量到1939年11月已达38 MeV,而天然放射性物质放出的α粒子只有7至8 MeV。⁠[8]

American Institute of Physics的展览统计,到1940年美国有22台回旋加速器建成或在建,海外有11台。⁠[21]

此前斯德哥尔摩传出的风声是1939年不颁发Nobel Prize。Lawrence Berkeley National Laboratory在2001年的纪念文章说,他也是第一位获奖的南达科他州人。⁠[24][3]

奖章和证书先送到瑞典驻旧金山领事馆。仪式由Robert Gordon Sproul致开场词,他说是公务繁忙和战时旅行的危险使Lawrence放弃了瑞典之行;Wallerstedt表示,希望他不久能到瑞典作Nobel演讲。按Birge转述,他得知获奖时说的那句话后面还有半句:“and I share the honor with my co-workers past and present”。Lawrence Berkeley National Laboratory的网站提供他在这次仪式上讲话的录音;Sanford Underground Research Facility的文章引述他在讲话中表达的“a profound feeling of gratitude and appreciation for this great honor”。⁠[24][8][8][8][25][7]

Birge在仪式上首次公开宣布Dale Corson等人得到了第85号元素的证据;Martin Kamen两天前发现碳-14的消息也在仪式上公布。Lawrence在仪式上说,他设想的那台机器的真空室将比Mount Palomar望远镜200英寸的镜面还宽。⁠[8][24]

Birge引了The New York TimesThe New York TimesThe New York Times(纽约时报)是在纽约市出版的美国晨报,1851年创刊,由The New York Times Company出版。点击查看完整词条一篇社论的话,说把他称作讲求实用的发明家多半会让他恼火而不是高兴;Birge自己则说,称他为杰出的发明家是真正的赞誉,并说他对合作者毫无私心。⁠[8]

筹建184英寸回旋加速器

1939年,他提出建造一台能量达到1亿电子伏特(100 MeV)的回旋加速器,目标之一是产生介子;在1940年2月的颁奖仪式上,他又借机宣传这一设想。⁠[3][21][24]

Lawrence Berkeley National Laboratory的回顾写道,他在颁奖仪式上说,新机器的磁铁将重3,000吨,也许4,000吨或更重,造价75万美元,也许125万美元或更多;钱要由大学从私人渠道筹集,而Nobel奖使这看起来有了可能。⁠[24]

康奈尔的物理学家在1937年指出,粒子接近光速时质量增加,会与加速电场失去同步,回旋加速器的能量因此存在上限。他相信总能找到解决办法,当年在给Hans BetheHans Albrecht BetheHans Albrecht Bethe(1906—2005)是生于德国、后入籍美国的理论物理学家,1935年起任教于Cornell University,第二次世界大战期间领导Los Alamos理论部,1967年因核反应理论及恒星能量来源的发现获诺贝尔物理学奖。点击查看完整词条的答复中说,有“many ways of skinning a cat”。⁠[26]

1940年春,Rockefeller Foundation承诺出资140万美元,建造磁极面直径184英寸的回旋加速器,地点在伯克利校园上方的Charter Hill;基金会自然科学部主任Warren Weaver支持这一计划。Luis W. Alvarez撰写的传记把这笔拨款记为125万美元。⁠[24][3][9]

这台机器的磁铁设计重量为4,500吨,圆顶建筑由设计过旧金山市政厅的建筑师Arthur Brown设计。⁠[24]

同一时期实验室接连取得发现:1940年,Martin Kamen和Samuel Ruben发现碳-14,Edwin McMillan和Philip Abelson制得第93号元素镎;1941年2月,Glenn T. Seaborg等人制得并提纯第94号元素,后来命名为钚。⁠[24][6]

Lawrence Berkeley National Laboratory的回顾说,最早提出回旋加速器存在相对论上限的是Hans Bethe,James Chadwick估计质子的上限约为1,000万伏;回顾引了历史学家Heilbron和Seidel的话,说Lawrence“bruited a solution in the style of the Old West”。⁠[24]

为安全起见,控制台设在离机器150英尺的地方;Arthur Brown的作品还有旧金山的歌剧院和Coit Tower,他为这台机器设计的圆顶高90英尺。用钢架建筑安放机器的想法,来自Lawrence在Golden Gate International Exposition(设在Treasure Island)上参观Folies Bergère歌舞厅的经历,他还问过博览会结束后大学能不能把那座歌舞厅买下来安放回旋加速器。⁠[24]

Luis W. Alvarez撰写的传记说,他多年的朋友Alfred Loomis在与Rockefeller Foundation的商谈中起了关键作用;American Institute of Physics的展览说,Nobel Prize帮助说服了基金会。Lawrence Berkeley National Laboratory在2001年的纪念文章说,他曾表示这样一台机器可以“unlock the vast storehouse of nuclear energy”。⁠[9][21][3]

碳-14的发现者,各处写法不同:Lawrence Berkeley National Laboratory的回顾的第二部分只写Martin Kamen一人,日期为1940年2月27日;Lawrence Berkeley National Laboratory的年表写作Kamen和Ruben发现,American Institute of Physics的展览则说Kamen和Samuel Ruben分离出碳-14并把它用于光合作用研究;Luis W. Alvarez撰写的传记写作“Rubin and Kamen”,并认为这一发现“could not have been discovered at any other laboratory”。第94号元素的工作,回顾写明是Glenn T. Seaborg、J. W. Kennedy和研究生Arthur Wahl在Emilio Segrè协助下完成的。⁠[24][6][21][9]

1939年夏,Luis W. Alvarez和Robert Cornog用60英寸回旋加速器发现了稳定的氦-3,几天后又用37英寸回旋加速器制得放射性的氢-3(氚);Alvarez和Felix Bloch测出了中子的磁矩。⁠[24][21]

雷达与反潜研究

Luis W. Alvarez撰写的传记在他的任职记录中列有“National Defense Research Committee, June 1940”;1940年夏天,他加入该委员会由Alfred Loomis任主席的Microwave Committee。⁠[9][9]

他为1940年11月在Massachusetts Institute of Technology成立的雷达实验室物色人员,把Luis W. Alvarez和Edwin McMillan派往那里。这个实验室取名Radiation Laboratory,American Institute of Physics的展览说是为了迷惑敌人,Lawrence Berkeley National Laboratory的回顾说也有向他致意的用意。⁠[9][27][24]

1941年夏天,他参与反潜作战研究,为新成立的水声实验室物色人员。National Defense Research Committee请他推动海军设在圣迭戈的Anti-Submarine Warfare Unit起步,他的主要办法是说服Edwin McMillan离开Massachusetts Institute of Technology的实验室前往圣迭戈。⁠[9][24]

Luis W. Alvarez撰写的传记说,是Loomis把他介绍给British Scientific Mission的,他从老朋友John Cockcroft那里了解到英国战时的科学进展。他说服Lee DuBridge离开纽约州Rochester自己的回旋加速器,去主持Massachusetts Institute of Technology刚起步的实验室,从自己的实验室调去了McMillan、Salisbury和Alvarez,头一年里还经常去那里;传记说,那个实验室的名字是用来掩人耳目的。⁠[9]

Lawrence Berkeley National Laboratory的回顾认为,McMillan的工作对声呐的研制起了关键作用。The Bancroft Library的馆藏指南把他在National Defense Research Committee的工作概括为微波研究和潜艇探测。⁠[24][10]

推动美国的铀研究

1939年初,核裂变的消息传来后,Radiation Laboratory的人员证实了这一现象。他在1939年2月9日给John Cockcroft的信中写道:“We are trying to find out whether neutrons are generally given off in the splitting of uranium.”⁠[27]

1941年初,他开始考虑用电磁方法分离铀-235,并提出把37英寸回旋加速器改装成质谱仪。他面见National Defense Research Committee主任Vannevar Bush,警告铀委员会行动太慢;Bush任命他为该委员会的顾问,伯克利的电磁分离和钚研究由此获得经费。⁠[11]

同年,他成为National Academy of Sciences铀研究咨询委员会(Advisory Committee on Uranium Research)的成员。9月,Arthur Compton和James Conant与他会面,问他是否愿意投身原子弹的研制,他表示愿意。⁠[5][27]

到1941年底,他提出钚可能是通向核武器的最短途径。他还把1929年起在伯克利任教的理论物理学家J. Robert OppenheimerJ. Robert OppenheimerJ. Robert Oppenheimer(1904—1967年)是美国理论物理学家和科学管理者,第二次世界大战期间领导了研制原子弹的Los Alamos实验室。点击查看完整词条引入有关原子弹物理问题的最初讨论。⁠[11]

Luis W. Alvarez撰写的传记列出的任职记录是:1941年11月至1942年5月任Office of Scientific Research and Development的S-1 Section(Uranium Section)的Program Chief,1942年5月至1946年3月30日为该机构S-1 Executive Committee的成员;American Institute of Physics的人物档案把这两段任职分别记为1941—1942年和1942—1946年。⁠[9][5]

1941年12月6日,即珍珠港事件的前一天,改装后的37英寸回旋加速器分离出几微克铀-235;两周后,政府拨款40万美元用于电磁分离研究。⁠[24]

Lawrence Berkeley National Laboratory的回顾说,1939年1月,Luis W. Alvarez坐在理发椅上读San Francisco Chronicle时看到铀核被分裂的消息,“I stopped the barber in mid-snip”,随即跑到Radiation Laboratory报信。American Institute of Physics的展览说,实验室人员用中子轰击铀之后确认,他们又错过了一项重大发现;他给Cockcroft的那封信接着写道,如果裂变时确有中子放出,利用核能的前景就非常现实了。⁠[24][27]

Arthur Compton后来回忆,Lawrence只犹豫了片刻,就说如果这是他该做的事,他就去做。⁠[27]

U.S. Department of Energy的历史介绍说,他认为美国卷入战争只是时间问题;他向Bush警告说,德国无疑正在取得进展。一些人怀疑电磁方法能否大规模生产铀-235,但他的小组的成果使Bush在1942年3月表示,希望这种方法到1944年能提供足够造一颗原子弹的浓缩铀。Hewlett和Anderson写道,Bush在那年2月访问伯克利时,觉得实验室的气氛“stimulating”和“refreshing”。⁠[11]

Lawrence Berkeley National Laboratory的回顾说,他曾想为伯克利争取建造原子反应堆的合同,合同后来给了University of Chicago;1942年3月,Seaborg带着Albert Ghiorso等人前往那里的Metallurgical Laboratory主持钚的分离。American Institute of Physics的展览说,1941年McMillan和Seaborg等人证明钚和铀一样可以裂变;英国的流亡科学家Otto Frisch和Rudolf Peierls认识到用少量铀-235就能造出炸弹,这一机密从英国传到美国,推动了美国的铀计划。⁠[24][27]

Lawrence Berkeley National Laboratory的回顾引述他的警告:如果美国没能率先得到铀问题的答案,“the results for our country may well be tragic disaster”。⁠[24]

calutron与Oak Ridge的电磁分离工厂

1942年2月中旬,37英寸装置已产出75微克丰度为30%的铀-235。5月,Charter Hill上为184英寸回旋加速器准备的大磁铁首次通电;装在这块磁铁上的分离装置直到1942年底才能稳定工作。这种装置以University of California命名,称为calutron。⁠[24][27][11]

1943年春,他和手下的人员前往Oak Ridge,参与工厂的建造和运行。早期的racetrack故障很多,受污染的冷却油曾使磁铁短路,浓缩进度慢于预期;U.S. Department of Energy的历史介绍认为,这种方法是战时生产武器级铀成效最大的手段;投向广岛的原子弹所用的铀-235几乎全部经过calutron。⁠[24][11][27]

Luis W. Alvarez撰写的传记在1943年5月1日这一日期下列出他担任Manhattan District的Scientific Adviser和Project Leader。⁠[9]

Atomic Heritage Foundation的人物介绍也说,他在任命Oppenheimer为Los Alamos Laboratory负责人一事上起了重要作用;介绍还说,他把另一台回旋加速器改作铀浓缩之用,并研制了在Oak Ridge的Y-12 Plant使用的电磁同位素分离法。⁠[28]

到1944年年中,Radiation Laboratory的人员增至近1,200人,实验室设了警卫和检查站。大学下令解聘所有“enemy aliens”时,他设法把意大利移民Emilio Segrè留在工资名册上。曼哈顿计划的一名保安官员后来作证说:“We had more trouble with Ernest Lawrence about personnel than any four other people put together.”⁠[27]

1944年7月,60英寸回旋加速器为Hanford的钚生产堆测试石墨棒,Groves拨款17万美元用于完成184英寸回旋加速器。⁠[24]

calutron这个名字的由来有两种说法:Lawrence Berkeley National Laboratory的回顾说,是实验室的一名行政人员在1942年底提议的;U.S. Department of Energy的历史介绍说,是Lawrence自己起的。他曾希望那块大磁铁里能装下多达10台分离器;Edward Lofgren设计了进一步提纯铀-235的第二级流程。1943年初,他把Edwin McMillan派往Los Alamos。⁠[24][11]

American Institute of Physics的展览把racetrack称为分离的第一级,并说得到接近纯净的铀-235还要靠气体扩散或热扩散等其他方法;Alvarez在传记中则认为,广岛原子弹里的铀-235几乎全靠calutron,热扩散和气体扩散只起了次要作用。传记说,战后他的工厂关闭,效率更高的气体扩散工厂接手了平时的生产。⁠[27][9]

Luis W. Alvarez撰写的传记说,从1941年夏到1945年夏,实验室昼夜不停地工作,他和同事每天工作12小时,每周7天;American Institute of Physics的展览说,他饱受频繁的呼吸道感染之苦。他和实验室人员经常去Oak Ridge处理技术难题,其中之一是产物没有落进收集杯,而是散落在calutron内部。Alvarez写道,他没有因战时的发明得到任何报酬,也没有就这几年的经历写下任何东西。⁠[9][27][9]

American Institute of Physics的展览说,严格的保密制度把外国人挡在实验室之外,也结束了他慷慨分享回旋加速器资料的做法;他没有公开反对保密,但在他认为计划需要的时候,会自行绕开限制,在他觉得有用的场合,想说的话照样说。⁠[27]

The Bancroft Library的馆藏指南说,战时他主持伯克利的工作,到华盛顿参加会议,并就原子弹的研制和使用提供意见。⁠[10]

Scientific Panel与Trinity试验

1945年春,他与J. Robert Oppenheimer、Arthur Compton和Enrico Fermi一起被任命为Scientific Panel的成员,就战后的原子能政策向战争部长提供意见。⁠[27]

他曾建议先在日本代表面前演示一次原子弹,再考虑对城市使用。American Institute of Physics的展览记述,其他成员提出异议后他作了让步,Scientific Panel一致建议不经警告把原子弹投向一处周围有工人住宅的军工厂,并建议在使用前告知包括苏联在内的盟国。⁠[27]

1945年7月16日,他在现场观看了第一颗原子弹的Trinity试验。⁠[27][28]

1945年8月,他在给Karl Darrow和Lewis Akeley的信中写道:“In view of the fact that two bombs ended the war, I am inclined to feel [the Committee] made the right decision.”⁠[27]

同年9月,Scientific Panel以道德理由反对研制威力远超裂变弹的氢弹(当时称Superbomb),他赞同这一立场。⁠[27]

同事们的异议是:用于演示的那颗炸弹可能是哑弹,日本人可能击落运载的飞机,或者把美军战俘赶进试验区,而且一次演示看来也不足以让日本投降。展览还说,这次讨论发生在Trinity试验之前,Scientific Panel当时几乎想象不出一颗炸弹怎样夷平整座城市。⁠[27]

American Institute of Physics的展览说,Trinity试验之后他没有某些同事那样的懊悔或恐惧,只为装置成功而松了一口气;广岛和长崎被炸之后,他也没有道德上的痛苦,认为原子弹结束了战争,还可能防止未来的战争,尽管不得不使用它令人遗憾。1945年8月中旬,他说只要国家还需要强大的武装力量,就需要继续储备和发展原子武器。⁠[27][29]

战后的实验室、同步回旋加速器与Atomic Energy Commission

1944年时他还预计战后实验室会回到战前规模,年度预算约85,000美元;到1945年5月,他的战后计划已扩大到年度预算100万美元,12月又增至三倍。⁠[26]

Leslie Groves同意由政府出资支持伯克利的新项目:完成184英寸回旋加速器、为Edwin McMillan建造电子同步加速器、由Luis W. Alvarez主持建造直线加速器,以及为Glenn T. Seaborg建立核化学实验室。⁠[26][9]

国会审议原子能管理体制时,他支持由军方掌管原子能的法案,另一些科学家主张文职管理;他随后退出了这场争论。⁠[26]

Edwin McMillan在1945年提出的办法解决了回旋加速器的能量上限问题,即改变加速电场的频率,使粒子保持同步;苏联物理学家Vladimir Veksler在1944年独立提出过同样的想法。按这一原理改建的184英寸同步回旋加速器在1946年11月出束,氘核能量达到195 MeV,是1940年设计指标的两倍;Lawrence Berkeley National Laboratory的回顾把首次出束记在1946年11月1日,氘核能量记为200 MeV。⁠[26][24]

184英寸同步回旋加速器首次出束时,实验室人员已从战时高峰的1,200人降到不足500人。两个月后Manhattan District结束,Atomic Energy Commission接管了包括University of California的Radiation Laboratory在内的各实验室。⁠[24]

战后实验室大部分复员,但合同工作中仍有四分之一以上直接涉及军事问题。⁠[29]

1948年,184英寸同步回旋加速器人工产生了μ子和π介子。同年他向Atomic Energy Commission申请经费,建造质子同步加速器Bevatron;Lawrence Berkeley National Laboratory在2001年的纪念文章把它的能量写作6.2 BeV,该实验室75周年的回顾把设计能量写作6.5 BeV。这台机器依据William Brobeck的设计,于1954年建成,1955年Emilio Segrè、Owen Chamberlain等人用它发现了反质子。⁠[6][3][10][26][22]

1948年,他任命John Lawrence为Radiation Laboratory的第一位副主任(Associate Director)。⁠[22]

他本人也回到研究工作中,用氘核削裂反应发现了氮-17。⁠[3]

American Institute of Physics的展览说,他与Groves和陆军关系融洽;传记说他非常敬重Groves,对方看来也是如此。展览说,他退出原子能管理体制的争论,是因为不赞成科学家公开从事政治活动,宁愿以内部人的身份同官员打交道。1945年秋,战前的伯克利班底重新聚齐;Alvarez写道,这些人“gone away as boys, and come back as men”,Lawrence让他们在技术和人事上自行作主,最初的经费等于Manhattan District开出的一张“blank check”。⁠[26][9]

1946年他说,“no limit on what we can do”,同时提醒大家行事要谨慎。⁠[26]

Luis W. Alvarez撰写的传记把184英寸机器到1946年底的成绩记为氘核180 MeV、氦核360 MeV,并说改建后的37英寸回旋加速器是世界上第一台同步回旋加速器;Lawrence Berkeley National Laboratory在2001年的纪念文章则把这个称号给了184英寸机器,说它把质子加速到350 MeV,而普通回旋加速器只能达到70 MeV。⁠[9][3]

184英寸回旋加速器建成后,他自1935年研究氘核引起的放射性以来第一次直接参加实验,每天晚上有好几个小时、周六和周日的大部分时间都待在回旋加速器大楼里;缓发中子放射性是他本人发现的,他和同事随后查明它来自氮-17。他和Gardner起初在核乳胶里找不到π介子,后来曾在布里斯托尔参与发现π介子的Lattes纠正了伯克利的显影方法;一天晚上,Lattes看到了第一个人工产生的负π介子停下来的径迹,立刻和Gardner打电话给正在奥克兰一家餐馆招待客人的Lawrence。Alvarez写道,这是他一生中最激动的时刻之一,他坚持这篇有历史意义的论文署名为“Gardner and Lattes”。⁠[9]

人工产生介子的时间,NobelPrize.org的传记写作1941年。American Institute of Physics的展览说,184英寸机器后来还产生了中性π介子,这是第一种首先在加速器上探测到的粒子。⁠[4][26]

Luis W. Alvarez撰写的传记说,这时实验室的人员几乎是战前的一百倍,有人记得他凌晨三点还站在自己身后看;Lawrence Berkeley National Laboratory在2001年的纪念文章说,他深夜到实验室询问研究人员在做什么的故事成了传说。Alvarez称他是一位明智的“scientific parent”,只在问题太难时才出手相助。⁠[9][3]

Bevatron的能量还有第三种写法:American Institute of Physics的展览写作6 BeV,磁铁重10,000吨。展览说,Atomic Energy Commission经过几轮方案后同意在伯克利和1947年成立的Brookhaven National Laboratory各建一台质子同步加速器,Brookhaven的机器先建,目标是3 BeV。Luis W. Alvarez撰写的传记说,委员会批准的是6.2 BeV的Bevatron和Brookhaven的Cosmotron,Cosmotron先投入运行;Lawrence为检验外部注入的办法造了一台四分之一比例的Bevatron模型,作出决定后九个月之内模型就运转了。⁠[26][9]

Lawrence Berkeley National Laboratory的回顾说,这台机器的方案从1948年开始酝酿,到1951年还在修改,1954年1月完工;Segrè和Chamberlain小组的实验在1955年8月的第一周开始,9月21日得到反质子的第一批证据,Gerson Goldhaber对乳胶叠片的分析随后证实了这一发现,Segrè和Chamberlain因此分享了1959年的Nobel Prize物理学奖。⁠[22]

Lawrence Berkeley National Laboratory的回顾说,他没等战争结束就开始规划实验室的未来,设想的是“a paradise of physics”。1945年9月2日,即日本投降的那一天,他向Melvin Calvin说,是“time to do something useful with radioactive carbon”的时候了;Calvin的小组在最初的Radiation Laboratory木屋里用碳-14追踪光合作用中碳的路径,Calvin因此获得1961年的Nobel Prize化学奖。Edwin McMillan和Glenn T. Seaborg在1951年分享了Nobel Prize化学奖。⁠[22]

American Institute of Physics的展览说,战后实验室有四分之一以上的合同工作与军事问题直接有关,尤其是与放射性物质可能用于战争有关的生物学研究。⁠[29]

氢弹、Materials Testing Accelerator与Livermore实验室

1949年8月苏联试验第一个裂变装置后,他放弃此前对氢弹的反对,主张全力抢在苏联之前造出氢弹。⁠[29]

Atomic Energy Commission的General Advisory Committee由九名科学家组成,主席是Oppenheimer,该委员会以技术和道德理由建议不研制氢弹。Oppenheimer在1949年10月21日给James Conant的信中写道:“two experienced promoters have been at work, i.e., Ernest Lawrence and Edward Teller.” Harry S. TrumanHarry S. TrumanHarry S. Truman(1884—1972年)是美国政治人物,曾任密苏里州联邦参议员,1945年任副总统,同年Franklin D. Roosevelt去世后继任总统,1945—1953年任第33任美国总统,任内经历第二次世界大战结束和冷战初期。点击查看完整词条总统最终决定加紧研制氢弹。⁠[29]

他提出用直线加速器作为强中子源来生产钚和氚。原型机Mark I设计输出25 MeV的氘核,代号Materials Testing Accelerator(MTA),建在距伯克利约45英里的Livermore Auxiliary Naval Air Station;全尺寸的Mark II计划长1,500多英尺,输出350 MeV的氘核。到1952年年中,Mark I的花费已达2,100万美元,Atomic Energy Commission取消了Mark II计划,改用更便宜的中子源。⁠[29][6]

1952年6月,Atomic Energy Commission批准了他提出的在Livermore建立第二个核武器实验室的建议。实验室当年成立,是Radiation Laboratory的分部,Herbert York任主任,Edward Teller是资深成员;Lawrence Livermore National Laboratory的介绍把University of California Radiation Laboratory—Livermore Site开始研究工作的日期记为1952年9月2日。⁠[29][9][23][17]

Lawrence Livermore National Laboratory的介绍说,苏联的核试验使他警觉,1949年10月他与Edward Teller会面商讨氢弹的威胁;1951年末,Atomic Energy Commission委员Thomas Murray就设立第二个实验室一事与时任University of California Radiation Laboratory主任的他接洽;Teller想要一个规模大、人员齐备的机构,而“more experienced in the ways of bureaucracy”的Lawrence主张逐步推进,结果“Lawrence’s prudence prevailed”。⁠[17]

University of California校长办公室的介绍把他和Edward Teller并列为这个实验室的创建者。到1954年年中,Livermore的人员超过1,000人,其中科学家和工程师400多人。⁠[30][29]

他认为核武器应当处于美国军事战略的中心,并推动为海军研制以核反应堆为动力的潜艇。⁠[29]

1952年初,他被诊断患有慢性肠道疾病,The Bancroft Library的馆藏指南写作“chronic ulceritis”,American Institute of Physics的展览写作慢性溃疡性结肠炎。⁠[10][29]

American Institute of Physics的展览说,他趁到华盛顿的机会当面向国会议员和将军们力陈研制氢弹的必要。展览说,他推行自己的主张靠的不是正式的顾问职位,而是一位备受推崇的核物理学家的身份,以及与Atomic Energy Commission成员、军方领导人和国会议员的私人关系;他在几家大公司担任董事,有时还绕过委员会,直接找国会的Joint Committee on Atomic Energy为自己看重的项目争取批准。他支持委员会对放射性物质战的研究,主张加紧研制海军反应堆。⁠[29]

Luis W. Alvarez撰写的传记解释说,他担心铀-235供应减少会造成中子短缺;设在Livermore的试验段加速的束流接近1安培,后来委员会收购铀的办法使勘探者在落基山各州找到了此前不为人知的铀矿,这个项目随之放弃。American Institute of Physics的展览把Mark II的设计束流写作1安培,是184英寸同步回旋加速器的一百万倍,并说这个项目让实验室积累了大容积真空和新奇电气工程的经验。Lawrence Berkeley National Laboratory的年表说,1950年是他和Luis W. Alvarez在Livermore Naval Air Station建起了这处研究设施。⁠[9][29][6]

American Institute of Physics的展览说,设立第二个武器实验室的主张出自Edward Teller,他想减轻Los Alamos的负担并引入竞争,Lawrence是他有力的支持者。Luis W. Alvarez撰写的传记说,1952年Lawrence敦促Atomic Energy Commission和国会联合委员会设立第二个武器实验室,提出可以用Livermore的场地,并保证亲自督导,此后把剩下的大部分时间和精力都放在Livermore的事务上;Alvarez写道,这个年轻的实验室早期几次“stubbed its toe”,没有他稳住局面就可能失败。Lawrence Livermore National Laboratory的介绍说,他与Teller和他的博士后学生Herbert York一起使称为Project Whitney的计划获得批准,实验室的指导委员会成员有Edward Teller、Harold Brown、John S. Foster Jr.和Arthur T. Biehl等人;The Bancroft Library的馆藏指南说,他是应委员会的要求建立这个实验室的。American Institute of Physics的机构档案说,它是作为Los Alamos的补充和非正式的竞争者设立的;展览说,它在1971年以前一直附属于伯克利的实验室。⁠[29][9][17][10][23]

关于病因,American Institute of Physics的展览的说法是:他身兼多职,又一再往返华盛顿和纽约,使本来就频繁的病痛加重,并患上了这种结肠炎。The Bancroft Library的馆藏指南说,1952年确诊时医生要他多休息、多放松,但他没能把节奏放慢多久;那时他已很少亲自做实验,不过仍到各实验室走动,给同事出主意。⁠[29][10]

University of California效忠宣誓风波

1949年9月,House Un-American Activities Committee就所谓共产党人渗透Radiation Laboratory一事开始举行听证,当时实验室仍在做保密研究。⁠[31]

1949年,University of California校董会根据Sproul校长的提议,要求雇员宣誓声明自己不是共产党员;签署期限原定10月1日,先后推迟到1950年4月30日和6月30日。1950年6月23日,校董会在校董John Francis Neylan主导下表决解聘157名教学和非教学雇员,最终有31名教员被解聘。⁠[31]

John David Jackson在Physics Today上的文章记述,1946年初起在Radiation Laboratory工作的Wolfgang Panofsky本人签了誓词,但在这次表决之后通知Lawrence和Luis W. Alvarez,他打算离开伯克利;1948年Panofsky晋升为有终身教职的副教授时,Lawrence曾写信支持。Jackson写道,Lawrence显然为可能失去这位年轻的明星而焦急,他利用自己与Neylan的交情,绕开正常渠道安排Panofsky到Neylan家中会面,意思是让Panofsky在听到校董一方的说法之前先不要有所行动;会面时一直是Neylan在讲,Panofsky没有改变主意。⁠[31]

Panofsky接受了Stanford UniversityStanford UniversityStanford University是美国加利福尼亚州的研究型大学,由Leland与Jane Stanford于1885年创立,1891年开学。点击查看完整词条的正教授职位(见他1950年11月19日的信),1951年1月2日向Birge递交辞呈,6月30日生效,7月全家搬到海湾对岸。Jackson写道,他离开这所大学以及Alvarez、Birge和Lawrence这些待他很好的人时,明显感到为难。Jackson还提到,与Panofsky合作研究中性π介子双光子衰变的Jack Steinberger在Radiation Laboratory工作一年后也离开了。1952年10月,加利福尼亚州最高法院裁定这一宣誓违宪,校董会被责令让所有被解聘的教员复职。⁠[31]

J. Robert Oppenheimer安全听证

1954年,Atomic Energy Commission就是否恢复Oppenheimer的安全许可举行听证,批评者提出的理由包括他反对氢弹以及战前与共产党人的往来。⁠[29]

Lawrence因结肠炎发作没有出席作证,但在接受听证检方人员询问时认定,Oppenheimer“should never again have anything to do with the forming of policy”。⁠[29]

American Institute of Physics的展览认为,他的立场连同Edward Teller等人的证词,促成了Atomic Energy Commission撤销这项安全许可。⁠[29]

American Institute of Physics的展览说,Lawrence越来越强硬的立场使他与Oppenheimer之间残存的友谊走到尽头,两人最终决裂是在1954年,正值麦卡锡主义达到顶点。听证期间,人事安全委员会的律师Roger Robb问Oppenheimer,从1943年到不久以前他是否一直是原子能领域最有影响的科学家,Oppenheimer答道:“I think Lawrence probably had in many ways more influence.”⁠[29]

核试验争论与晚年兼职

1954年,美国在太平洋试验的一个热核装置威力超出预期,放射性沉降物扩散到试验区以外。他主张继续试验并研制“clean”核弹,曾向Dwight D. EisenhowerDwight D. EisenhowerDwight D. Eisenhower(1890—1969年)是美国陆军将领和政治人物,第二次世界大战期间任西欧盟军最高司令,1953—1961年任第34任美国总统,属共和党。点击查看完整词条总统说,不研制这种武器“could truly be a ‘crime against humanity.’”⁠[29]

他以隐蔽的试验难以探测等技术理由反对禁止核试验。⁠[29]

1955年8月,他担任出席日内瓦International Conference on the Peaceful Uses of Atomic Energy的美国代表团顾问。1956年至1958年,他是RAND CorporationRAND CorporationRAND Corporation(兰德公司)是总部位于加利福尼亚州圣莫尼卡的美国非营利研究机构,起源于1946年美国陆军航空队与Douglas Aircraft Company签约设立的Project RAND,1948年独立为非营利组织,研究领域涵盖国家安全、卫生、教育和社会政策等。点击查看完整词条的董事和1958年布鲁塞尔世界博览会的顾问;1957年进入Monsanto Chemical Company董事会。⁠[9][5]

那次试验之后,有关沉降物危害的争论持续多年。他认为,研制在核战争中使用而不产生大量致命沉降物的“clean”核弹是道义上的责任。⁠[29]

对他战后在核试验问题上的角色,NobelPrize.org的传记另有写法,说他参与了争取就暂停原子弹试验达成国际协议的努力;Lawrence Berkeley National Laboratory在2001年的纪念文章说,他前往日内瓦参加了关于一项禁止核武器试验的拟议条约的会谈。The Bancroft Library的馆藏指南说,联邦政府常就武器研制和放射性沉降物征求他的意见。⁠[4][3][10]

Luis W. Alvarez撰写的传记说,他是美国许多最大的技术公司的科学顾问;传记的名录还把他列为Yosemite Park & Curry Company的董事。⁠[9][9]

出席日内瓦专家会议

1958年春,他的慢性结肠炎严重复发。⁠[22]

同年夏天,他应Eisenhower的要求,不顾医生劝阻,作为美国代表前往日内瓦,出席讨论如何监测核试验禁令的Conference of Experts;Luis W. Alvarez撰写的传记把这次会议记在1958年7月。⁠[29][22][9]

会议进行到中途他病倒,被紧急送回美国;Lawrence Berkeley National Laboratory的回顾说,他被送进Stanford University的医院接受手术。⁠[29][22][3][6]

Luis W. Alvarez撰写的传记说,20世纪50年代中期,John Lawrence和他的私人医生Albert Snell都劝他卸下一些重担。有一次他和Molly乘船慢慢地去了一趟印度,肠道的毛病只是暂时缓解。⁠[9]

对这次出行,The Bancroft Library的馆藏指南的说法是医生只是勉强同意;American Institute of Physics的展览说,他是不情愿地接受这项任务的,担心旅途劳顿会加重结肠炎。Luis W. Alvarez撰写的传记的名录说明,美国代表团是Eisenhower总统任命的三人委员会;Lawrence Berkeley National Laboratory的年表把他称作这次会谈的技术顾问。Glenn T. Seaborg写道,他被迫返回Palo Alto。⁠[10][29][9][6][12]

在最后的日子里,他向Molly说:“I wish I’d taken more time off. I would have liked to, you know, but my conscience wouldn’t let me.” Luis W. Alvarez撰写的传记说,医生建议手术治疗,但手术没有成功。⁠[22][3][9]

在加利福尼亚州Palo Alto逝世

1958年8月27日,他在加利福尼亚州Palo Alto去世,终年57岁。Luis W. Alvarez撰写的传记说,他死于Palo Alto的一家医院,大手术后没有恢复知觉;American Institute of Physics的展览说他在治疗结肠炎的手术后去世;Lawrence Berkeley National Laboratory的年表说他在Stanford住院,死于结肠炎的并发症。⁠[9][29][6][2]

他去世前几天,Eisenhower宣布美国暂停核试验,苏联随后也加入暂停。⁠[29]

Eisenhower在悼念时说:“His loss is a tragic one for the United States and for the entire free world.” Leslie Groves称他是“a distinguished scientist, a distinguished inventor, and a distinguished administrator”。⁠[16]

Edwin McMillan接任伯克利实验室的主任,Edward Teller接任Livermore实验室的主任。⁠[23]

American Institute of Physics的展览说,这次暂停核试验部分是美国代表团在日内瓦工作的结果;展览说,暂停只维持到1961年,那一年被法国打破;1963年的一项国际条约规定核试验只能在地下进行。⁠[29]

Lawrence Berkeley National Laboratory汇集的悼念之辞还有:Glenn T. Seaborg说到“his buoyant optimism, and his invincible spirit”,说自己的科学生涯“a great deal of its foundation in Ernest Lawrence’s contributions and generosity”,称他是“one of a rare company of men in history who lend majesty and hope to human existence”;Clark KerrClark KerrClark Kerr(1911—2003)是美国劳动经济学家与高等教育管理者,曾任 UC Berkeley 首任校长与加州大学校长,主导制定1960年的 California Master Plan for Higher Education,1967年被加州大学董事会解职。点击查看完整词条称他是“one of the greatest pioneers of science in world history”和“one of the greatest administrators of scientific research”;Robert Gordon Sproul说他的成就“represented the highest standard of scholarly excellence”,又说自己想到的是他这个人,是“his vitality and integrity, his friendliness and modesty”;加利福尼亚州州长Goodwin J. Knight说他取得了“truly magnificent attainments”,并说这些成就“all geared to the eventual attainment of peace in our world”;Luis W. Alvarez说:“The real difficulty is that there isn’t an Ernest Lawrence anymore.” Luis W. Alvarez撰写的传记说,他的去世让科学界、政府和工业界的众多朋友深感震惊。⁠[16][9]

实验室以他的名字命名

他去世23天后,University of California校董会表决以他的名字为Radiation Laboratory命名;Lawrence Berkeley National Laboratory的年表记载,当时定下的名称是Lawrence Radiation Laboratory。⁠[22][6]

American Institute of Physics的机构档案把这次更名记在1959年,名称写作Ernest O. Lawrence Radiation Laboratory。⁠[23]

1959年,最初的Radiation Laboratory木屋被拆除。⁠[19][9]

1971年,伯克利的实验室改称Lawrence Berkeley Laboratory,Livermore分部在反战抗议的背景下独立,定名Lawrence Livermore Laboratory。两处后来分别称为Lawrence Berkeley National Laboratory和Lawrence Livermore National Laboratory。⁠[23][29][11]

Lawrence Livermore National Laboratory的介绍说,校董会在他去世后不久表决,把伯克利和Livermore两处实验室都以他的名字命名。American Institute of Physics的机构档案列出的Livermore历任主任,在Teller之后是Harold Brown(1960—1961年)、John Foster(1961—1965年)和Michael May(1965—1971年)。⁠[17][23]

据实验室75周年展览转述的传说,1959年旧木屋拆除时,Melvin Calvin把它的门抢救下来留作纪念。⁠[19]

第103号元素以他的名字命名

1961年3月,A. Ghiorso、T. Sikkeland、A. E. Larsh和R. M. Latimer用硼离子轰击锎靶,发现了第103号元素;这种元素以他的名字命名为lawrencium(铹)。Luis W. Alvarez撰写的传记说,为它命名的是发现这种元素的他的年轻同事。⁠[32][9]

Lawrence Hall of Science落成

1958年9月,时任伯克利校长(Chancellor)的Glenn T. Seaborg向University of California校董会提议建立一座纪念他的科学博物馆。⁠[33]

Seaborg写道,筹建经历了十年,他自始至终起了重要作用,其间对馆址、名称和教育侧重点都有争论;支持者中有当时的校董Edwin Pauley和前校长Clark Kerr。Anshen and Allen设计的未来派分子形造型成了伯克利山上的一道独特风景。他称这座科学馆是一座活的纪念馆,致力于为青少年开发更新更好的科学教学方法;他在落成典礼上的主题讲话题为“The Heritage of E.O. Lawrence—Dreamer in Action”。⁠[33]

1962年,全国性的建筑设计竞赛选定旧金山的Anshen and Allen事务所。筹得的900万美元中有300万美元留作最初的运营和维护基金;总造价估计为1,200万美元,原定四期工程只动工了两期。⁠[33]

1968年5月20日,Lawrence Hall of Science作为该校百年校庆的一部分举行落成典礼,Seaborg发表主旨演讲,物理学教授Harvey White任首任馆长。⁠[33][34]

它是University of California, Berkeley面向公众的科学中心,他的Nobel Prize奖章陈列在馆内。⁠[35][25]

Luis W. Alvarez撰写的传记说,是他的朋友们在他去世后出资兴建了Lawrence Hall of Science,全国各地的理科教师将到这里进行为期一年的进修。Lawrence Hall of Science说自己是为纪念该校第一位Nobel Prize得主而命名的;Lawrence Berkeley National Laboratory把它称作建在实验室上方山坡上的科学教育博物馆。⁠[9][34][25]

主题:家庭

他与Mary Blumer Lawrence育有六个子女,两子四女:John Eric、Margaret、Mary、Robert、Barbara和Susan;长子Eric在两人婚后两年左右出生。⁠[1][3][9]

他去世时,两人已结婚26年。⁠[10]

1939年9月3日,客轮Athenia在苏格兰外海被德国潜艇击沉;正从欧洲返回的John Lawrence是最后一个登上救生艇的人。⁠[24]

1937年,Ernest Lawrence把身患无法手术的癌症的母亲接到旧金山,用David Sloan研制的X射线管治疗,病情明显好转;他去世时,母亲仍住在伯克利。⁠[20][9]

R. T. Birge在1940年的致辞中说,他的父亲Carl G. Lawrence当时是南达科他州Aberdeen的Northern Normal and Industrial School的荣休校长(President Emeritus),与妻子住在伯克利;祖父Ole Lawrence是教师,从挪威移民美国,1840年在威斯康星州威斯康星州威斯康星州是位于美国中北部的州,首府为Madison,最大城市为密尔沃基。威斯康星于1848年5月29日加入联邦,为第30个州;2020年人口普查(2020年4月1日)人口为5,893,718人(约589.4万)。点击查看完整词条Madison定居;外祖父Erik Jacobson也是挪威移民,是南达科他州的早期拓荒者。⁠[8]

他的业余爱好是划船、网球、滑冰和音乐。⁠[4]

Alvarez写道,Molly Lawrence经营的家以温暖好客闻名于物理学界。1941年,她的妹妹Elsie嫁给了Edwin McMillan。他的父亲从教育界退休后,父母搬到伯克利定居。Lawrence Berkeley National Laboratory的回顾刊出的照片说明提到,实验室的人常在Albany的Di Biasi’s餐馆聚会,Molly Lawrence也在其中一张合影里。⁠[9][14]

Alvarez回忆过一个星期天下午在Lawrence家客厅里的情景:上高中的Eric进来说,物理老师让他给全班讲解回旋加速器,父亲当场给他讲了一遍,孩子听得很高兴。⁠[9]

关于母亲的治疗,Luis W. Alvarez撰写的传记写得更详细:许多知名的专科医生都说她的肿瘤无法手术,她是“more or less in desperation”接受治疗的,由Robert Stone医生用University of California Medical School那台称为“Sloan-Lawrence”的100万伏X射线机照射,这台新式的谐振变压器装置是Lawrence和同事在20世纪30年代初装在San Francisco Hospital里的,当时全世界只有它能产生100万伏的X射线;21年后她仍然在世。Alvarez认为,母亲的性命靠放射治疗保住,想必是他最感欣慰的事情之一。⁠[9]

John Lawrence与Ernest的年龄差,Lawrence Berkeley National Laboratory的回顾写作小四岁,American Institute of Physics的人物档案则把他的出生年份记为1904年。Donner Laboratory的创办时间也有不同写法:回顾的第三部分说,John Lawrence在1936年就在Radiation Laboratory内创办了Donner Laboratory;The Bancroft Library的馆藏指南说,到1940年Donner Biophysics Laboratory已经动工。回顾说,William H. Donner的儿子死于癌症。⁠[22][5][10][24]

NobelPrize.org的传记说,John Lawrence后来担任该大学的Medical Physics Laboratory主任,并任Columbia的Institute of Cancer Research顾问;Birge在1940年称他是一位才能出众的医学科学家。Lawrence Berkeley National Laboratory的回顾说,战后他和Joseph Hamilton、Cornelius Tobias、Hardin Jones、Will Siri等人在Atomic Energy Commission资助下利用184英寸同步回旋加速器开创了现代核医学,用粒子束治疗肢端肥大症和Cushing病,测定了红细胞的寿命,他还和Siri到安第斯山考察高海拔地区红细胞的生成。回顾还说,Athenia遇袭造成118人死亡,他在救助别人之后最后一个登上救生艇。⁠[4][8][22][24]

主题:实验室的工作方式、同事与学生

Radiation Laboratory每周七天昼夜运转,唯一停下来的时间是星期一晚上两小时的Journal Club,成员在会上交流想法和信息。以William Brobeck为首的工程师在实验中被当作与科学家平等的伙伴。⁠[3]

实验室除物理学家外还有医生、生物学家和化学家。他在1935年问道:“Shall we call it nuclear physics or shall we call it nuclear chemistry?”⁠[21]

Oppenheimer和他性格迥异,两人却成为好友;Oppenheimer经常参加Journal Club并与他辩论。战前,他不赞成Oppenheimer等人在Radiation Laboratory组织工会的活动。⁠[21][3][29]

1946年他说:“I endeavor to remain completely non-political.” American Institute of Physics的展览说他名义上是共和党人,但在20世纪30年代一直投票支持Roosevelt。⁠[29]

American Institute of Physics的人物档案列出的他在伯克利指导过的人有Philip Abelson、Edward Lofgren、Edwin McMillan、Cornelius Tobias、Milton White、Robert R. Wilson和Chien-Shiung WuChien-Shiung WuChien-Shiung Wu(吴健雄,1912—1997年)是出生于中国的美国实验物理学家,长期任教于Columbia University,曾参加曼哈顿计划。她与合作者在1956年至1957年完成的钴-60 β衰变实验首次以实验证明宇称在弱相互作用中不守恒。点击查看完整词条等,另列有他在曼哈顿计划中指导过的Martin Kamen。⁠[5]

1936年,Chien-Shiung Wu初到美国时先到伯克利参观,同为中国留学生的Luke Chia-Liu YuanLuke Chia-Liu YuanLuke Chia-Liu Yuan(袁家骝,1912—2003年)是出生于中国的美国实验物理学家,物理学家Chien-Shiung Wu的丈夫,职业生涯主要在Brookhaven National Laboratory度过,任高级物理学家。他于1959年当选Academia Sinica院士,1983年至2002年担任台湾同步辐射研究中心指导委员会主任委员。点击查看完整词条陪她参观校园并把她介绍给他;他鼓励她留在伯克利攻读博士学位。他是她的正式导师,实际工作由Emilio Segrè直接指导,1940年她以关于铀裂变产物的论文获得博士学位。⁠[36]

尽管有他和Segrè的推荐,Chien-Shiung Wu仍未能在大学获得教职,取得学位后留在Radiation Laboratory做博士后。⁠[37]

Edwin McMillan、Luis W. Alvarez、Melvin Calvin和Glenn T. Seaborg后来都获得Nobel Prize,他们仍把自己看作他的团队的成员。⁠[38]

Luis W. Alvarez撰写的传记说,在这个实验室里每周只工作70小时的人会被看作“not very interested in physics”;Journal Club起初是评述核物理文献,后来成了迅速扩大的实验室人员交流自己发现的场合。Philip Abelson回忆他与Oppenheimer的争论时说:“Oppie could always out argue him, but logic or not, Ernest was usually right.” William Brobeck后来担任实验室的助理主任;纪念文章还说,这里是第一个让实验人员可以自行选择合作开展联合项目的现代实验室。⁠[9][3]

Alvarez写道,同事们觉得他对数学式的思考近乎反感,他会要求别人把问题的物理讲给他听,而不是列方程,不过他对经典电磁学的数学一直很在行;他鼓励年轻人像他批评他们那样批评他自己的工作,这种批评对事不对人,不带敌意;对那些从曲线上每一处“bump and wiggle”都读出意义的人,他颇不以为然。⁠[9]

American Institute of Physics的展览把两人作了对比:Oppenheimer是见多识广、在欧洲受训练的抽象理论家,Lawrence是中西部的路德宗信徒、在美国受训练的务实的实验家,精通电子学和筹款;Oppenheimer、Robert Serber、Melba Phillips等伯克利的理论家对实验室的实验工作多有助益。⁠[21]

各地的人到实验室来学习回旋加速器技术,来不了的,他就寄去图纸、派去有经验的建造者;别处回旋加速器的建造者有许多在他的实验室待过。他招来的科学家自称“Lawrence’s boys”。⁠[21][14]

Lawrence Berkeley National Laboratory的回顾的第一部分说,他招来的人当中最有价值的之一是来自Hollywood的机械工程师William Brobeck;20世纪30年代,实验室的人员从5人增加到60人。⁠[14]

Alvarez写道,他不喜欢抛头露面,向决策者表达意见时只是以个人身份备咨询,从不充当任何压力集团的代言人;他的预言屡屡应验,政府和工业界的领导人因此看重他的意见。⁠[9]

主题:专利与彩色电视显像管

Research Corporation曾敦促他为回旋加速器申请专利;Raytheon的一名工程师就类似的环形加速器提出专利申请后,他提交了申请,专利在1934年获批。⁠[20]

专利登记在他名下,但他从未索取专利使用费,还鼓励并帮助世界各地的实验室建造回旋加速器。他也是calutron同位素分离器在法律上的发明人,以一美元的价格把专利权转让给美国政府。⁠[3]

20世纪50年代初,他研制出一种栅极式彩色电视显像管,称为Lawrence tube或Chromatron,研制工作得到Paramount Pictures的支持;他在最后几年取得了数十项彩色电视方面的专利。⁠[10][9]

20世纪60年代后期,一家日本公司把这种显像管用于便携式彩色电视机;Luis W. Alvarez撰写的传记提到,Sony计划在1967年把它推向美国市场。⁠[10][9]

American Institute of Physics的展览说,他起初不愿申请专利,同战前的许多科学家一样,没把学术研究看作赚钱的生意,后来是担心工业界垄断才提出申请。Luis W. Alvarez撰写的传记说,回旋加速器的专利归Research Corporation,该公司从未收取使用费;他认为鼓励为个人牟利而给科学发现申请专利并不明智,常说“patent consciousness”会让进步倒退。Alvarez同时写道,他很享受财富带来的种种舒适。⁠[20][9][3]

他把彩色电视的研究叫作自己的“hobby”,用来把心思从其他工作的压力中移开;Luis W. Alvarez撰写的传记说,筹资等经营上的问题比技术问题更难,Chromatron没有在美国投产,Alvarez写传记时它在日本销售。The Bancroft Library的馆藏指南说,这项工作源于他早年对电视的兴趣,这一兴趣促使他在20世纪50年代初着手研制彩色显像管;他的文件里有关这种显像管的材料很少;Lawrence Berkeley National Laboratory在2001年的纪念文章说,这种显像管当时仍在使用。⁠[9][10][10][3]

主题:荣誉

1937年,他获得Franklin Institute的Elliot Cresson Medal、Research Corporation Prize、National Academy of Sciences的Comstock Prize和Royal Society的Hughes Medal,并当选American Philosophical Society会员。⁠[9][5]

W. D. Coolidge在颁发Comstock Prize时说,他选择的道路需要“boldness and faith and persistence to a degree rarely matched”。⁠[12]

此后他获得的奖项有Duddell Medal(1940年)、Holley Medal(1942年)、Medal for Merit(1946年)、Faraday Medal(1952年)、American Cancer Society Medal(1954年)、Atomic Energy Commission的Enrico Fermi Award(1957年)和Sylvanus Thayer Award(1958年);1948年他获得法国Légion d’honneur的军官勋位。⁠[9][5]

他在1943年成为苏联科学院名誉院士,1952年当选Royal Swedish Academy of Sciences外籍院士;1944年起任Carnegie Institution of Washington的董事。⁠[9]

名录列出的其他身份有:American Scandinavian Foundation成员(1942年)、Newcomen Society成员(1948—1951年)、Physical Society of Japan成员(1954年);Bohemian Club和California Academy of Sciences名誉会员(均为1940年)、Royal Irish Academy of Science名誉会员(1948年);Leland Stanford Junior University、National Institute of Sciences of India和The Institute of Medicine of Chicago的Honorary Fellow(均为1941年),以及Royal Society of Edinburgh(1946年)、The Physical Society(1948年)和Indian Academy of Sciences(1953年)的Honorary Fellow。⁠[9]

几处细节各有写法:Franklin Institute的那枚奖章,NobelPrize.org的传记拼作“Elliott Cresson Medal”;Duddell Medal的颁发者,传记和NobelPrize.org都写作“Royal Physical Society”;Holley Medal由American Society of Mechanical Engineers颁发,Research Corporation的奖项在名录里写作“Prize and Plaque”。U.S. Department of Energy网站刊载的Glenn T. Seaborg的文章说,他得到的是第一届Enrico Fermi Award和第一届Sylvanus Thayer Award。Birge说,Comstock Prize每五年才颁发一次。Lawrence Berkeley National Laboratory在2001年的纪念文章说,他几乎拿遍了本领域的各大奖项。⁠[4][9][12][8][3]

1947年10月15日,他在Yale University作Silliman Lecture,讲的是回旋加速器。⁠[21]

主题:纪念与评价

Atomic Energy Commission设立了每年颁发的Lawrence Awards,以表彰他在原子能发展中的核心作用,奖励年轻科学家的工作;这一奖项后来由U.S. Department of Energy继续每年颁发。⁠[29]

他的个人文件和Radiation Laboratory的行政档案收藏在University of California, Berkeley的The Bancroft Library,共48箱(carton)、79卷缩微胶卷,由Lawrence Berkeley Laboratory在1972年和1973年移交,Mary Blumer Lawrence在1974年又捐赠了一批。⁠[10]

American Institute of Physics的展览认为,他开创了大科学(big science)式的实验室模式,这一模式经由曼哈顿计划和各国家实验室推广开来。⁠[29][21]

同一展览也指出,20世纪30年代欧洲的物理学家以更少的经费和人员、更小的设备和更低的能量做出了多项发现,例如1932年John Cockcroft和Ernest Walton在剑桥用人工加速的质子从锂核中打出α粒子。⁠[21]

Lawrence Berkeley National Laboratory把他称为实验室的创建者,并认为他以团队合作开展研究的方式成为U.S. Department of Energy国家实验室体系的范本。⁠[25]

历史学家Richard Hewlett和Oscar Anderson写道:“His daring, courage, and irrepressible optimism were contagious.”⁠[11]

Glenn T. Seaborg把回旋加速器对核科学的意义比作Galileo的望远镜之于天文学。⁠[12]

Luis W. Alvarez写道:“For those who had the good fortune to be close to Lawrence both personally and scientifically, he will always seem a giant among men.”⁠[3]

2001年他诞辰100周年之际,University of California校长Richard C. Atkinson在声明中称他是该校最有影响的物理学家,并说他的多学科研究方式成为美国各国家实验室的范本。⁠[16]

Luis W. Alvarez还写道,人们会永远记得他是回旋加速器的发明者,但也应当记得他是现代科学工作方式的发明者。他的传记作者Herbert Childs称他是“an American genius, a success story in the true Horatio Alger genre”;2001年任实验室主任的Charles V. Shank说:“This laboratory is his legacy.” Lawrence Berkeley National Laboratory的回顾说,人们把他记作“the Father of Big Science”;Lawrence Berkeley National Laboratory的网站说,他在世时是全国知名的人物和明星科学家。⁠[3][22][25][9]

Glenn T. Seaborg认为,他的科学成就在同代人中几乎独一无二;他是20世纪美国本土科学兴起的首要象征,把工程带进了实验室,开创了以团队方式进行大规模研究的新模式;很少有人像他那样,在这么短的时间里让这么多人得到从事科学的机会。⁠[12]

Lawrence Livermore National Laboratory称他是“the architect of team research in basic science on a grand scale”;Lawrence Berkeley National Laboratory的Nobel奖得主页面说,这位实验室创始人“invented both the cyclotron and the modern team approach to big science”;实验室历史回顾的第三部分称他是“an American genius of Norwegian extract”。⁠[17][25][22]

Hewlett和Anderson接着写道,他能让手下人不计时间地埋头做枯燥的工作,让大学里的上级简化手续,让华盛顿的上司看到早日造出武器的前景。U.S. Department of Energy的历史介绍说,他首先是一位物理学家,但影响最大的也许是他作为领导者和推动者的一面;The Bancroft Library的馆藏指南说,他争取经费的本领出众,他的热情很有感染力。⁠[11][10]

American Institute of Physics的展览在总结他的遗产时说,伯克利和Livermore两个实验室后来是Human Genome Project的两个主要中心;它们帮助造出了最早的原子弹,随后又投入展览所说的与苏联之间危险的军备竞赛,并坚信这样做防止了核战争。Richard C. Atkinson的声明说,他是University of California第一位获得Nobel Prize的教员,他乐于同别人分享实验室资源的无私态度树立了公共服务的标准。⁠[29][16]

关联机构、网站与公开账号

Lawrence Berkeley National Laboratory:官网:https://www.lbl.gov/(在新窗口打开)。⁠[25]

The Lawrence Hall of Science:官网:https://lawrencehallofscience.org/(在新窗口打开)。⁠[35]

Lawrence Livermore National Laboratory:官网:https://www.llnl.gov/(在新窗口打开)。⁠[39]

来源

  1. Youth and Early Career(在新窗口打开)
  2. Ernest Lawrence – Facts(在新窗口打开)
  3. The Man, His Lab & His Legacy(在新窗口打开)
  4. Ernest Lawrence – Biographical(在新窗口打开)
  5. Ernest Orlando Lawrence(在新窗口打开)
  6. Landmarks of an Extraordinary Life(在新窗口打开)
  7. A giant among men(在新窗口打开)
  8. Award ceremony speech(在新窗口打开)
  9. Ernest Orlando Lawrence, 1901–1958: A Biographical Memoir(在新窗口打开)
  10. Lawrence (Ernest O.) papers, ca. 1920-1968(在新窗口打开)
  11. Manhattan Project: People > Administrators > Ernest Lawrence(在新窗口打开)
  12. The Life of Ernest Orlando Lawrence(在新窗口打开)
  13. The First Cyclotron(在新窗口打开)
  14. Part One: Berkeley Lab@75: A Time to Reflect and Celebrate(在新窗口打开)
  15. Early Particle Accelerators(在新窗口打开)
  16. Statement by UC President Richard Atkinson(在新窗口打开)
  17. Ernest O. Lawrence, Co-Founder(在新窗口打开)
  18. Ernest Orlando Lawrence(在新窗口打开)
  19. The Lawrence Berkeley National Laboratory 75th Anniversary Exhibit(在新窗口打开)
  20. The Rad Lab(在新窗口打开)
  21. Big Science(在新窗口打开)
  22. Part Three: Ernest Lawrence’s ‘Paradise of Physics’ a Smashing Success(在新窗口打开)
  23. Lawrence Radiation Laboratory(在新窗口打开)
  24. Part Two: Forging a National Laboratory System in a Time of Peril(在新窗口打开)
  25. 1939 Ernest Orlando Lawrence(在新窗口打开)
  26. Cold War Science(在新窗口打开)
  27. Lawrence and the Bomb(在新窗口打开)
  28. Ernest O. Lawrence(在新窗口打开)
  29. Lawrence in the Cold War(在新窗口打开)
  30. Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL)(在新窗口打开)
  31. Panofsky agonistes: The 1950 loyalty oath at Berkeley(在新窗口打开)
  32. Lawrencium(在新窗口打开)
  33. 25 Years of Excellence(在新窗口打开)
  34. Thank You for Celebrating Our 50th Anniversary with Us!(在新窗口打开)
  35. The Lawrence Hall of Science – The public science center of the University of California, Berkeley(在新窗口打开)
  36. Chien-Shiung Wu, 1912–1997: A Biographical Memoir(在新窗口打开)
  37. Chien-Shiung Wu Featured on USPS Forever Stamp(在新窗口打开)
  38. Lawrence -- The Man, His Lab, His Legacy(在新窗口打开)
  39. Lawrence Livermore National Laboratory(在新窗口打开)