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Ernest Lawrence

Ernest Orlando Lawrence (8 d'agostu de 1901, Canton (es) Traducir – 27 d'agostu de 1958, Palo Alto)[16] foi un químicu nuclear d'Estaos Xuníos conocíu sobremanera pola invención, usu y meyora del ciclotrón, y pol so trabayu posterior na separación isotópica del uraniu mientres el Proyeutu Manhattan. Fundó'l Llaboratoriu Nacional Lawrence Berkeley y el Llaboratoriu Nacional Lawrence Livermore. En 1939, concedióse-y el Premiu Nobel de Física poles sos investigaciones.

Ernest Lawrence
Vida
Nacimientu Canton (es) Traducir[1], 8 d'agostu de 1901[2]
Nacionalidá Bandera de Estaos Xuníos d'América Estaos Xuníos [3]
Residencia Berkeley
Estaos Xuníos
Muerte Palo Alto[4], 27 d'agostu de 1958[5] (57 años)
Sepultura Chapel of Memories Columbarium and Mausoleum (en) Traducir[6]
Familia
Casáu con Mary K. Blumer (en) Traducir
Hermanos/es John H. Lawrence
Estudios
Estudios Yale
Universidad de Dakota del Sur (es) Traducir
St. Olaf College (en) Traducir
Universidá de Minnesota
Universidá de Chicago
Augustana Academy (en) Traducir
Direutor de tesis William Francis Gray Swann
Direutor de tesis de Edward J. Lofgren
Milton Stanley Livingston
Chien-Shiung Wu
Robert R. Wilson (es) Traducir
Kenneth Ross Mackenzie (es) Traducir
David H. Sloan (en) Traducir
John Reginald Richardson
Milton G. White (en) Traducir
Llingües falaes inglés[7]
Oficiu físicu, físicu nuclear, profesor universitariu
Emplegadores Universidá de California en Berkeley
Premios
Nominaciones
Miembru de Real Academia de les Ciencies de Suecia
Academia de les Artes y les Ciencies d'Estaos Xuníos
Academia de Ciencies de la Xunión Soviética
Indian National Science Academy (en) Traducir
Academia Nacional de Ciencies de los Estaos Xuníos
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Graduáu de la Universidá de Dakota del Sur y de la Universidá de Minnesota, llogró un doctoráu en física na Universidá Yale en 1925. En 1928, foi contratáu como profesor acomuñáu de física na Universidá de California, convirtiéndose nel docente a tiempu completu más nuevu mientres los siguientes dos años. Una tarde na so biblioteca, taba intrigado pol diagrama d'un acelerador que producía partícules d'alta enerxía. Contempló cómo podría faelo más compactu y tuvo la idea de construyir una cámara d'aceleración circular ente los polos d'un electroimán. La resultancia foi'l primer ciclotrón.

Nos siguientes años, construyó una serie de ciclotrones cada vegada más grandes y costosos. El so Llaboratoriu de Radiación (Radiation Laboratory) convertir en departamentu d'investigaciones de la Universidá de California en 1936, con Lawrence como'l so direutor. Amás del usu del ciclotrón na física, tamién sofitó'l so usu na investigación sobre los usos médicos de los radioisótopos. Mientres la Segunda Guerra Mundial, desenvolvió la separación isotópica electromagnética nel Llaboratoriu de Radiación. Utilizó dispositivos conocíos como calutrones, un híbridu ente un espectrómetru de mases estándar y el ciclotrón. Planió la construcción d'una enorme planta de separación electromagnética n'Oak Ridge, que aportó a conocida como «Y-12». El procesu de separación isotópica electromagnética yera ineficiente, pero funcionó.

Dempués de la guerra, participó na campaña pol patrociniu gubernamental d'importantes programes científicos, y foi defensor de la «gran ciencia» (Big Science), que rique maquinaria de mayor tamañu y una inversión cuantiosa. Sofitó firmemente la campaña d'Edward Teller pa un segundu llaboratoriu d'armes nucleares, que Lawrence emplazó en Livermore. Dempués de la so muerte, los Rexentes de la Universidá de California renombraron el Llaboratoriu de Radiación de la Universidá de California en Livermore y el Llaboratoriu de Radiación de la Universidá de California en Berkeley y como «Llaboratoriu Nacional Lawrence Livermore» y «Llaboratoriu Nacional Lawrence Berkeley», respeutivamente, como homenaxe al científicu. L'elementu químicu númberu 103 recibe'l nome de lawrencio nel so honor.

Primeros años

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Nació en Canton (Dakota del Sur), el 8 d'agostu de 1901. Los sos padres, Carl Gustavus y Gunda (de soltera, Jacobson) Lawrence, yeren descendientes d'inmigrantes noruegos; dambos conociéronse mientres practicaben la enseñanza nuna escuela secundaria de Canton, onde Carl fungía como superintendente escolar. Tuvo un hermanu menor, el médicu John H. Lawrence, pioneru nel campu de la medicina nuclear. Al crecer, Ernest foi un gran amigu de Merle Antony Tuvi, quien tamién se convertiría nun destacáu físicu nuclear.[17] Asistió a les escueles públiques del Canton y Pierre, depués matriculóse en St. Olaf College en Northfield (Minnesota), pero foi tresferíu un añu dempués a la Universidá de Dakota del Sur en Vermillion.[18] Terminó la so llicenciatura en química en 1922[19] y el so grau de maestru n'artes (Masters of Arts, M.A.) en física de la Universidá de Minnesota en 1923 so la supervisión del físicu William Francis Gray Swann. Pa la so tesis de maestría, construyó un aparatu esperimental en xiraba en elipsoide al traviés d'un campu magnéticu.[20][21][22]

Lawrence acompañó a Swann a la Universidá de Chicago y depués a Yale en New Haven, onde completó la so doctoráu en física en 1925 como un Sloane Fellow,[23] al escribir el so tesis doctoral sobre'l efeutu fotoeléctricu del vapor de potasiu.[24][25] Foi escoyíu miembru de Sigma Xi y, por encamientu de Swann, recibió una beca del Conseyu Nacional d'Investigación de los Estaos Xuníos. En llugar d'emplegala nun viaxe a Europa, como yera costume de la dómina, decidió quedase na Universidá Yale como investigador xunto a Swann.[26] Cola asistencia de Jesse Wakefield Beams (de la Universidá de Virginia), Lawrence siguió investigando l'efeutu fotoeléctricu. Demostraron que los fotoelectrones apaecíen 2-9 s dempués del choque de los fotones contra la superficie fotoeléctrica —cerca del momentu llende de la midida—. L'amenorgamientu del tiempu d'emisión por una interrupción de la fonte de lluz (con un encendíu y apagáu rápido) fizo que l'espectru d'enerxía emitida fora más ampliu, en conformidá col principiu d'incertidume de Werner Heisenberg.[27]

Entamu de la so carrera

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Lawrence xunto a J. Robert Oppenheimer (a la izquierda) a principios de los años 1930.
 
Ed McMillan y Lawrence, el so futuru cuñáu, nos paneles del ciclotrón de 60 in, en 1939.

En 1926 y 1927, Lawrence recibió ufiertes d'asistente de profesor na Universidá de Washington en Seattle y na Universidá de California con un sueldu de 3500 $ añales. Yale rápido presentó otra ufierta d'asistente de profesor, pero con un salariu de 3000 $. Lawrence decidió quedase nesta postrera,[28] por cuenta de que nun se desempeñara como docente n'otres universidaes. Según Childs, esti nomamientu fadió a dalgunos de los sos compañeros na facultá, pos d'acordies con munchos esto foi pa compensar el so orixe inmigrante de Dakota del Sur.[29]

Foi contratáu como profesor acomuñáu de física na Universidá de California en 1928 y dos años más tarde robló un contratu de tiempu completu, convirtiéndose nel miembru más nuevu del cuerpu docente.[23] Robert Gordon Sproul, quien foi nomáu presidente de la universidá un día dempués de Lawrence entró como profesor titular,[30] yera miembru del Bohemian Club y patrocinó la membresía de Lawrence en 1932. Al traviés d'esti club, conoció a William Henry Crocker, Edwin Pauley y John Francis Neylan; homes bien influyentes que-y ayudaron llograr fondos pa les sos investigaciones nucleares sobre partícules enerxétiques. Hubo grandes esperances pa los usos médicos que llegaríen pol desenvolvimientu de la física de partícules, y esto atraxo gran parte de los primeros fondos que Lawrence foi capaz de llograr pa les sos investigaciones.[31]

En 1926, mientres taba en Yale, conoció a Mary Kimberly «Molly» Blumer, la mayor de los cuatro fíes de George Blumer, el decanu de la Escuela de Medicina Yale.[32][33][34] Comprometer en 1931[35] y contraxeron matrimoniu'l 14 de mayu de 1932 na parroquia episcopal Trinity Church on the Green, en New Haven.[36] Tuvieron seis fíos: Eric, Margaret, Mary, Robert, Barbara y Susan.[32][37] A unu de los sos fíos púnxo-y el nome del so meyor amigu en Berkeley, el físicu teóricu J. Robert Oppenheimer.[38][39][40] En 1941, Elsie (hermana de Molly) cásase con Edwin Mattison McMillan,[35][41] quien llegaría a ganar el Premiu Nobel de Química en 1951.[42] Unos años enantes, en 1933, McMillan aceptara una ufierta de Lawrence pa xunise al Llaboratoriu de Radiación;[43][44] xunto a M. Stanley Livingston afayó la partícula física|O|TL=15|link=Isótopos d'osíxenu}} —un isótopu d'osíxenu qu'emite positrones— ya investigó l'absorción de rayu gamma producíos pol bombardéu de flúor con protones.[45]

Desarrollu del ciclotrón

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Invención

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L'inventu que lu llevó a la fama a nivel internacional empezó como un bocetu nun cachu d'una servilleta de papel. Mientres taba sentáu na biblioteca nuna nueche en 1929, Lawrence echó una güeyada a un artículu de revista escritu pol físicu noruegu Rolf Widerøy,[46] y sintióse intrigado por unu de les diagrames.[47][48] Nesti representaba un dispositivu que producía partícules d'alta enerxía per mediu d'una socesión de pequeñes «pulsaciones». El dispositivu representáu taba dispuestu nuna llinia recta con electrodos cada vegada más llargos.[49] Nesos años, los físicos empezaben a esplorar el nucleu atómicu. En 1919, el físicu neozelandés Ernest Rutherford había bombardiáu átomos de nitróxenu con partícules alfa y llográu estrayer protones de dalgunos de los sos nucleos.[50] Nesi momentu nun sabíen que los nucleos tienen una carga positiva que repele otros nucleos cola mesma carga llétrica, y tán xuníos firmemente por una fuercia que los físicos taben empezando a entender. Pa dixebralos o desintegrarlos, riquir d'enerxíes muncho más altes, del orde de millones de voltios.[51]

 
Diagrama del ciclotrón na patente de 1934.

Lawrence entendió qu'un acelerador de partícules sería demasiáu grande y malo de manipoliar pal so llaboratoriu universitariu. Buscando una manera de construyir un acelerador más compactu, decidió crear una cámara d'aceleración circular ente los polos d'un electroimán. El campu magnéticu caltendría los protones cargaos nuna trayeutoria n'espiral a midida que aceleren ente dos electrodos semicirculares coneutaos a un potencial alternu. Dempués d'aproximao un centenar de vueltes, los protones podríen impautar nun oxetivu, como un fexe de partícules d'alta enerxía. Lawrence dixo con entusiasmu a los sos colegues qu'afayara un métodu pa llograr partícules de bien alta enerxía, ensin necesidá d'usar un voltaxe más altu.[52] Primeramente trabayar con Niels Edlefsen.[53][54] El so primera ciclotrón taba fechu de latón, alambre y cera de lacre,[55] y con solu 10 cm (4 in) de diámetru, lliteralmente, podíen suxetar con una mano y con un costu total de 25 $.[37][56]

Les persones que Lawrence emplegó pa desenvolver el proyeutu yeren estudiantes graduaos capaces de realizar el trabayu. Anque Edlefsen viose obligáu a asumir una cátedra auxiliar en setiembre de 1930,[57] foi sustituyíu por David H. Sloan y M. Stanley Livingston, quien se punxeron a trabayar nel desenvolvimientu d'acelerador concebíu por Widerøy[58] y nel ciclotrón de Edlefsen, respeutivamente.[40] Dambos teníen les sos propies fontes de sofitu económicu[59] y los sos diseños resultaron práuticos. En mayu de 1931, el acelerador llinial de Sloan foi capaz d'acelerar los iones a 1 MeV.[60] Livingston enfrentó un mayor desafíu téunicu, pero'l 2 de xineru de 1931, cuando aplicó 1800 V al so ciclotrón de 11 in, llogró llograr protones con 80 000 eV en xiros continuos. Una selmana más tarde, tenía 1.22 MeV a partir de 3000 V, más que suficiente pa terminar la so tesis doctoral.[61]

Desarrollu

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M. Stanley Livingston (a la izquierda) y Lawrence cerca del ciclotrón de 27 in nel Llaboratoriu de Radiación (1934).

No que se convertiría nun costume recurrente, tan llueu se producía la primer señal d'ésitu empecipiaba la planificación d'una nueva máquina muncho más grande. Al pie de Livingston, ellaboró'l diseñu pa un ciclotrón de 69 cm (27 in) a principios de 1932. El imán del ciclotrón de 11 in pesaba aproximao dos tonelaes y costaba 800 $, pero Lawrence atopó un enorme imán ferruñosu de 80 T un depósitu de chatarra en Palo Alto pal ciclotrón de 27 in —orixinalmente, este fuera construyíu mientres la Primer Guerra Mundial p'alimentar una conexón de radiu transatlántica—.[62][63] El ciclotrón yera un poderosu preséu científicu, pero esto nun se tradució nun descubrimientu científicu significativu. N'abril de 1932, los físicos John Douglas Cockcroft y Ernest Walton, de los Llaboratorios Cavendish n'Inglaterra, anunciaron qu'habíen bombardiáu átomos de litiu con protones y llograron transmutarlo en heliu.[64] La enerxía riquida resultó ser bastante baxa, inclusive dientro de la capacidá del ciclotrón de 11 in. Al enterase d'ello, Lawrence unvió una telegrama a Berkeley y solicitó los resultaos de Cockcroft y Walton pa poder verificalos.[65] L'equipu retrasó cinco meses en concluyir, debíu principalmente a la falta d'aparatos detectores fayadizos.[66]

 
Xunta en Berkeley (1940) sobre'l diseñu del ciclotrón de 184 in (4.67 m). D'izquierda a derecha: Lawrence, Arthur Compton, Vannevar Bush, James B. Conant, Karl T. Compton y Alfred Lee Loomis.

Magar los descubrimientos importantes siguieron refugando al Llaboratoriu de Radiación —debíu principalmente a que se centró nel desenvolvimientu del ciclotrón en llugar del so usu científicu poles sos máquines cada vegada más grandes—, Lawrence foi capaz d'apurrir l'equipu crucial que se precisaba pa los esperimentos en física de partícules física d'altes enerxíes. Alredor d'esti dispositivu, construyó lo que se convertiría nel llaboratoriu más importante del mundu pal nuevu campu de la investigación de la física nuclear na década de 1930. Recibió una patente pal ciclotrón en 1934,[67] la cual venció a Research Corporation,[68] una fundación privada que financió gran parte de los primeros trabayos de Lawrence.[34] En 1935, McMillan, Lawrence y Robert Thornton llevaron a cabo experimento con fexes de deuterones nel ciclotrón. Esto produció una serie de resultaos inesperaes: los deuterones fundir con nucleos diana y los transmutan a isótopos más pesaos cola espulsión un protón. Los sos esperimentos demostraron una interacción nuclear a enerxíes más baxes na barrera de Coulomb ente deuterones y nucleos diana de lo que se calculara teóricamente. Oppenheimer y el so estudiante de doctoráu Melba Phillips concibieron el procesu Oppenheimer-Phillips pa esplicar esti fenómenu.[69]

En febreru de 1936, el presidente de la Universidá de Harvard, James Bryant Conant, fixo ufiertes curioses a Lawrence y Oppenheimer.[70][71] El presidente la Universidá de California, Robert Gordon Sproul, respondió con una meyora de les condiciones económiques. El Llaboratoriu de Radiación convirtióse oficialmente nun departamentu de la Universidá de California el 1 de xunetu de 1936. Lawrence foi nomáu formalmente como'l so direutor, asignóse-y un asistente a tiempu completu y la Universidá alcordó destinar 20 000 $ añales pa les sos actividaes d'investigación.[72]

Perceición pública

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Participantes del 7º Congresu Solvay (1933) sobre la estructura del nucleu atómicu». Amás de Lawrence, tuvieron presentes Erwin Schrödinger, Niels Bohr, Marie Curie, Lise Meitner, Owen Willans Richardson, Enrico Fermi, Auguste Piccard, ente otros.
 
El ciclotrón de 60 in (1.52 m) pocu dempués de la so terminación en 1939. Les figures clave nel so desenvolvimientu y usu tán d'izquierda a derecha, de pies: D. Cooksey, D. Corson, Lawrence, R. Thornton, J. Backus, WS Sainsbury. Al fondu tán Luis Walter Álvarez y Edwin Mattison McMillan.

Usando'l nuevu ciclotrón de 27 in, l'equipu de Berkeley reparó que tolos elementos bombardiaos pol deuteriu —apocayá descubiertu— emitíen enerxía y a una mesma escala.[73] Esto llevó a postular la esistencia d'una nueva y, hasta esi momentu, desconocida partícula que pudiera ser emplegada como fonte d'enerxía ilimitada.[74] William Leonard Laurence, de The New York Times,[75] describió a Lawrence como «un nuevu obrador de milagros de la ciencia».[76] Por invitación de Cockroft, Lawrence asistió al séptimu Congresu Solvay (1933) en Bélxica,[77] qu'axuntó a los físicos más importantes de la dómina. Cuasi toos yeren europeos, pero de xemes en cuando yera convidáu a asistir un destacáu científicu norteamericanu, como Robert Andrews Millikan o Arthur Compton. Los participantes solicitaron una presentación sobre'l ciclotrón.[78] Les presentación de Lawrence sobre la enerxía ilimitada tuvo una perceición bien distinta en Solvay que nos Estaos Xuníos, pos s'atopó col escepticismu fulminante de James Chadwick, el físicu de los Llaboratorios Cavendish qu'afayara'l neutrón en 1932 y pol que sería gallardoniáu col Premiu Nobel en 1935.[79][lower-alpha 1] Pa él, lo que Lawrence taba faciendo nun yera «gran ciencia», sinón «mala ciencia» (Bad Science). Amás, alvirtió que lo que l'equipu de Lawrence taba reparando yera la contaminación de los equipos electrónicos.[90]

Cuando tornó a Berkeley, coordinó al so equipu pa efectuar una revisión minuciosa de los resultaos y axuntar abondes evidencies como pa convencer a Chadwick.[73] Mentanto, nos Llaboratorios Cavendish, Rutherford y Mark Oliphant[91] afayaron que'l deuteriu fundir pa formar heliu-3,[92] lo que provoca l'efeutu que los científicos del ciclotrón repararen.[lower-alpha 2], el tritiu o otros deuterones, y que les partícules espulsaes teníen muncha más enerxía de la que teníen nun principiu. La enerxía d'enllaz foi lliberada dende l'interior del nucleu.[93][94] }} Non solo Chadwick atinara na so hipótesis sobre una posible contaminación, sinón tamién l'equipu pasara per alto otru descubrimientu importante, el de la fusión nuclear.[95][lower-alpha 3] La respuesta de Lawrence foi siguir alantre cola creación de ciclotrones muncho más grandes. El ciclotrón de 27 in foi reemplazáu por un ciclotrón de 37 in en xunu de 1937,[99][100] que de la mesma foi reemplazáu por otru de 60 in en mayu de 1939.[101] Esti postreru foi utilizáu pa bombardiar átomos de fierro y produció el so primeres isótopos radiactivos en xunu.[102] Trabayando al pie del so hermanu John ya Israel Lyon Chaikoff —del Departamentu de Fisioloxía de la Universidá de California—, sofitó la investigación sobre l'usu d'isótopos radiactivos con fines terapéuticos.[103] La partícula física|P|TL=32|link=fósforu-32}} foi producíu con facilidá nel ciclotrón[104] y John utilizar pa curar a una muyer que carecía de policitemia vera, una enfermedá del sangre. Tamién usó la partícula física|P|TL=32}} producíu nel ciclotrón de 37 in pa pruebes en mures con leucemia en 1938. Atopó que'l fósforu radiactivu concentrar nes célules canceroses de rápida crecedera. Esto llevó a ensayos clínicos posteriores en pacientes humanos. En 1948, una evaluación de la terapia reveló que les remisiones producir so ciertes circunstancies.[105] El so hermanu Ernest tamién esperaba'l posible usu médicu de los neutrones. El primer paciente de cáncer recibió terapia de neutrones a partir del ciclotrón de 60 in el 20 de payares de 1948.[102] Chaikoff realizó ensayos pal usu d'isótopos radiactivos como marcadores radiactivos n'estudios de los mecanismos de les reacciones bioquímiques.[106]

Foi gallardoniáu en 1937 cola medaya Hughes de la Real Sociedá de Londres «pol so trabayu nel desenvolvimientu del ciclotrón y les sos aplicaciones a les investigaciones de la desintegración nuclear»[107] y en payares de 1939, concediéron-y el Premiu Nobel de Física «pola creación y el desenvolvimientu del ciclotrón, y poles resultaos llograos d'ello, especialmente, en rellación con elementos radiactivos artificiales».[108] Foi'l primeru que representó a la Universidá de California en Berkeley,[109] según el primer ciudadanu de Dakota del Sur en ganar un premiu Nobel, y el primeru que recibió sofitu d'una universidá pública estatal (a diferencia d'instituciones privaes como Harvard o Yale). La ceremonia de premiación llevar a cabu'l 29 de febreru de 1940, en Berkeley, por cuenta d'estallíu de la Segunda Guerra Mundial, nel auditoriu Wheeler Hall del campus de la universidá. Lawrence recibió la so medaya de Carl Y. Wallerstedt, cónsul xeneral de Suecia en San Francisco.[109] El físicu Robert Williams Wood señaló-y proféticamente nuna carta: «Como usté sentó les bases pa la cataclísmica esplosión d'uraniu... Toi seguro que-y aprobaríen un viejo Nobel».[110] En marzu de 1940, Arthur Compton, Vannevar Bush, James Bryant Conant, Karl Taylor Compton y Alfred Lee Loomis viaxaron a Berkeley pa presentar una propuesta a Lawrence sobre un ciclotrón 184 in y con un imán 4500 T, que s'envaloró que costaría 2.65 millones de dólares. La Fundación Rockefeller apurrió 1.15 millones de dólares pal entamu del proyeutu.[111][112]

 
Diagrama de funcionamientu del ciclotrón. Les pieces nos polos del imán son más pequeñes de lo que realmente son, pos tendríen de ser más anches —como les des (los dos pieces de metal aisllaes ente sigo)— pa crear un campu uniforme.

La Segunda Guerra Mundial y el Proyeutu Manhattan

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El Llaboratoriu de Radiación

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Plantes de cautrones desenvueltes nel llaboratoriu de Lawrence (1944-1945). Emplegar nel Llaboratoriu Nacional Oak Ridge mientres la Segunda Guerra Mundial pa purificar l'uraniu de la primer bomba atómica.

Tres l'empiezu de la Segunda Guerra Mundial n'Europa, Lawrence arreyar en proyeutos militares. Ayudó a reclutar personal pal Llaboratoriu de Radiación del Institutu Teunolóxicu de Massachusetts (MIT), onde los físicos estauxunidenses construyeron un magnetrón inventáu pol equipu de Oliphant n'Inglaterra. El nome del nuevu llaboratoriu foi copiáu deliberadamente del departamentu de Lawrence en Berkeley por razones de seguridá. Tamién tuvo implicáu na contratación de personal pa llaboratorios de soníu subacuáticu, que desenvolveríen téuniques de detección de submarinos alemanes. Mentanto, en Berkeley, el trabayu con ciclotrones siguió: n'avientu de 1940, Glenn T. Seaborg y Emilio G. Segrè usaron el ciclotrón de 60 in (150 cm) para bombardiar la partícula física|O|TL=238|link=uraniu}} con deuterones y producir un nuevu elementu, la partícula física|Np|TL=238|link=neptuniu-238}}, que decayó por desintegración beta pa formar plutoniu-238.[113] El descubrimientu del plutoniu caltúvose de callao hasta 1946 —un añu dempués del fin de la Segunda Guerra Mundial—, depués del descubrimientu de qu'unu de los sos isótopos, la partícula física|Pu|TL=239|link=plutoniu-239}} —que podría sometese a fisión nuclear hasta adquirir una forma útil pa una bomba atómica—.[114][115][116] Lawrence ufiertó a Segrè un trabayu como investigador axuntu —una posición relativamente modesta pa daquién qu'afayara un elementu químicu— por 300 $ al mes mientres seis meses. Pero cuando s'enteró de que Segrè taba llegalmente atrapáu en California,[lower-alpha 4] tuvo qu'amenorgar el so salariu a 116 $ mensuales.[120][121] Meses dempués, los rexentes de la Universidá de California decidieron revisar el contratu de Segrè por cuenta de la so nacionalidá estranxera, pero Lawrence llogró retenelo al contrata-y como profesor a tiempu parcial con un suelu de la Fundación Rockefeller. Fixeron arreglos similares pa caltener a los sos estudiantes de doctoráu Chien-Shiung Wu (de nacionalidá china) y Kenneth Ross Mackenzie (canadiense) dempués de graduase.[122]

 
Lawrence foi l'asesor de tesis de Chien-Shiung Wu, mientres participaba nes últimes etapes del desenvolvimientu del ciclotrón.

En setiembre de 1941, Oliphant axuntar con Lawrence y Oppenheimer en Berkeley, onde-y amosaron el sitiu pal nuevu ciclotrón 184 in (4.7 m). De la mesma, Oliphant indicó a los estauxunidenses que nun siguieren los encamientos del Comité MAUD[lower-alpha 5] del Reinu Xuníu, qu'abogaba por un programa pa desenvolver una bomba atómica.[123] Lawrence pensara nel problema de dixebrar l'isótopu fisionable uraniu-235 a partir de la partícula física|O|TL=238}}, un procesu conocíu anguaño como arriquecimientu d'uraniu. La separación isotópica del uraniu yera difícil, pos dambos isótopos tienen propiedaes químiques cuasi idéntiques y solo podíen esprendese gradualmente utilizando pequeñes diferencies de masa. En 1934, Oliphant foi'l primeru en dixebrar los isótopos de litiu con un espectrómetru de mases.[124] Lawrence empezó a tresformar el so vieyu ciclotrón de 37 in nun espectrómetru de mases xigante.[125] El direutor del Proyeutu Manhattan, el brigadier xeneral Leslie R. Groves, Jr., nomó a Oppenheimer como xefe del Llaboratoriu Nacional de Los Álamos (Nuevu Méxicu) por encamientu de Lawrence.[126][127] Nel Llaboratoriu de Radiación desenvolvióse'l procesu d'arriquecimientu electromagnéticu d'uraniu, ente qu'en Los Álamos diseñáronse y construyeron les primeres bombes atómiques. Dambos proyeutos fueron executaos pola Universidá de California.[128]

 
Esquema de la separación isotópica del uraniu nun calutrón.

Los dispositivos de separación isotópica electromagnética son conocíos como calutrones, un híbridu ente l'espectrómetru de mases y el ciclotrón. El nome derivar de California University Cyclotron («ciclotrón de la Universidá de California»).[129] En payares de 1943, l'equipu de Lawrence en Berkeley foi reforzáu con 29 científicos británicos, ente ellos Oliphant.[130][131] Nel procesu electromagnéticu, un campu magnéticu esvia partícules cargaes conforme a la masa.[132] El procesu nun yera científicamente elegante nin industrialmente eficiente.[133] En comparanza con una planta d'espardimientu gaseosu o un reactor nuclear, una planta de separación electromagnética consumiría materiales más escasos, riquiría más mano d'obra pa operar y amontaría los costos de construcción. Sicasí, el procesu foi aprobáu, pos se basaba en teunoloxía probada y, poro, representaba un riesgu menor. Per otra parte, podría construyise n'etapes y algamaría capacidaes industriales rápido.[129]

Oak Ridge

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Operadores nos paneles de control del calutrón de Y-12.

La responsabilidá del diseñu y construcción de la planta de separación electromagnética n'Oak Ridge foi asignada a la compañía Stone & Webster. Darréu aportó a conocida como Complexu de Seguridá Nacional Y-12. El diseñu consistió en cinco unidaes de procesamientu de primera etapa, conocíos como circuitos Alfa (Alpha racetracks), y dos unidaes de procesamientu final, conocíu como circuitos Beta (Beta racetracks). En setiembre de 1943, Groves autorizó la construcción d'otros cuatro circuitos, conocíes como Alfa II (Alpha II).[134] Cuando la planta empecipió les pruebes na fecha prevista (ochobre de 1943), los tanques de vacíu de 14 T desalliniáronse por cuenta de la potencia de los imanes y tuvieron que suxetar de forma más segura. Un problema más seriu asocedió cuando les bobines magnétiques tuvieron cortucircuitos. N'avientu, Groves ordenó qu'un imán fuera abiertu y pa sorpresa atoparon puñaos d'óxidu nel interior. Entós, decidió que los circuitos fueren baltaos y los imanes unviaos de nuevu a la fábrica pa llimpieza. Establecióse una planta d'acabáu nel llugar pa llimpiar los tubos y accesorios.[133]

Plantía:Gráficu circularLa empresa Tennessee Eastman foi contratada p'alministrar el Y-12.[135] Primeramente, la planta arriqueció Uraniu-235 a una concentración del 13 o 15 %, y en marzu de 1944 unviaron los primeros cien gramos del productu al llaboratoriu de Los Álamos[136] —de 5825 pieces d'uraniu en brutu llogróse una de productu final, el restu chiscó sobre l'equipu mientres el procesu—. Los cansosos esfuercios de recuperación ayudaron a alzar la producción de partícula física|O|TL=235}} al 10 % en xineru de 1945. En febreru, los circuitos Alfa recibieron pieces d'uraniu llevemente arriquecíu (al 1.4 %) de la nueva planta d'espardimientu térmicu S-50. Al mes siguiente llegaron pieces d'uraniu arriquecíu (al 5 %) de la planta d'espardimientu gaseosu K-25. N'abril de 1945, K-25 taba produciendo uraniu abondo arriquecíu como p'abastecer direutamente a los circuitos Beta.[136] El 16 de xunetu de 1945, Lawrence reparó la prueba Trinity de la primer bomba atómica, xunto a Chadwick y Charles Allen Thomas. El periodista Herbert Childs asegura que pocos taben tan entusiasmaos d'esti llogru como Lawrence.[137]

Cómo utilizar l'arma —que yá yera funcional— contra Xapón foi'l siguiente problema pa los científicos. Mientres Oppenheimer consideraba que nun yera necesaria una prueba del poder de la nueva arma a los líderes xaponeses, Lawrence creía firmemente qu'una demostración sería prudente. Sicasí, Childs afirma que, cuando s'usó una bomba d'uraniu —ensin avisar a los científicos arreyaos— nel bombardéu atómicu sobre Hiroshima, Lawrence sintióse arguyosu de la so resultancia.[138] Esperaba que'l Proyeutu Manhattan desenvolviera meyores calutrones y construyera el circuitu Alfa III, pero la idea foi refugada por razones presupuestaries.[139] Los circuitos Alpha fueron cerraes en setiembre de 1945. Magar funcionaba cola meyor eficiencia,[140] nun podíen competir col K-25 y el nuevu K-27, qu'empezó a funcionar en xineru de 1946. N'avientu, la planta Y-12 foi clausurada y retayóse la nómina de Tennessee Eastman de 8600 a 1500 emplegaos p'aforrar dos millones de dólares al mes.[141] El personal del Llaboratoriu de Radiación amenorgar de 1086 en mayu de 1945, a 424 a finales d'añu.[142]

Posguerra

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La «gran ciencia»

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Lawrence, Seaborg y Oppenheimer nos controles d'un ciclotrón de 184 in.

Dempués de la guerra, fixo campaña pol patrociniu gubernamental de grandes programes científicos. Yera un firme defensor de la «gran ciencia» (Big Science),[lower-alpha 6] que rique maquinaria de mayor tamañu y una inversión cuantiosa, y en 1946 solicitó al Proyeutu Manhattan más de dos millones de dólares pa proyeutos d'investigación nel Llaboratoriu de Radiación. Groves aprobó los fondos, pero retayaron una serie de programes, como la propuesta de Seaborg pa la construcción d'un llaboratoriu de radiación caliente» na densamente poblada Berkeley y la producción d'isótopos pa usu médicu de John Lawrence, una y bones los reactores nucleares podíen suplir esta necesidá. El profesor d'historia Gregg Herken afirma qu'una torga yera la Universidá de California, que taba deseosa por esprendese de les sos obligaciones militares en tiempos de guerra. Lawrence y Groves llograron persuadir a Sproul d'aceptar una estensión del so contratu.[144] Pa 1946, el Proyeutu Manhattan gastaba 7 $ per cada dólar apurríu pola Universidá nos proyeutos de física.[145] Mientres la guerra, el ciclotrón 184 in completar con inversiones del Proyeutu Manhattan. Incorporó nuevos diseños por Edwin McMillan, y terminóse como un sincrotrón.[146][147] Empezó a funcionar el 13 de payares de 1946. Per primer vegada dende 1935, Lawrence participó viviegamente na esperimentación, pero fracasó xunto al físicu Eugene Gardner nun intentu de crear piones col sincrotrón. En 1948, César Lattes utilizó l'aparatu pa buscar piones negativos.[148][149]

El 1 de xineru de 1947, la responsabilidá de los llaboratorios nacionales pasó a l'acabante crear Comisión d'Enerxía Atómica (CEA). Esi añu, Lawrence solicitó 15 millones de dólares pa los sos proyeutos, qu'incluyíen un nuevu acelerador llinial y un nuevu sincrotrón de gigaelectronvoltios, que foi conocíu como Bevatron. El permisu de la Universidá California pa operar el Llaboratoriu Nacional de Los Álamos expiraba el 1 de xunetu de 1948, y dellos miembros del Conseyu Cimeru deseyaben desligarse de too compromisu nun sitiu fuera del estáu de California. Dempués de delles negociaciones, alcordaron prorrogar el contratu cuatro años más y designaron a Norris Edwin Bradbury como profesor.[150] Bradbury había en sustituyíu a Oppenheimer na direición del llaboratoriu'l 16 d'ochobre de 1945.[151][152] Poco dempués, Lawrence recibió tolos fondos que solicitara.[153]

 
Lawrence (a la derecha) y Oppenheimer nel ciclotrón de 184 in.

Anque votó por Franklin Delano Roosevelt nes eleiciones de 1932, Lawrence se autodefinía como republicanu,[154] pos enantes de la guerra refugara firmemente los esfuercios de Oppenheimer por sindicalizar a los trabayadores del Llaboratoriu de Radiación, considerando que yeren «actividaes equivocaes de la izquierda».[155] Nos alboreceres de la Guerra Fría, viose forzáu a defender a dellos miembros del personal del Llaboratoriu de Radiación, como Robert Serber, quien yeren investigaos pol Conseyu de Seguridá Personal de la Universidá. Lawrence prohibió l'ingresu al Llaboratoriu de Radiación del hermanu de Robert Oppenheimer, el tamién físicu Frank Friedman, lo que perxudicó seriamente la fráxil amistá que teníen.[156] Herken sostién qu'una revesosa campaña de xuramentos de fidelidá, per parte del comité anticomunista del políticu Jack Tenney, alloñó a los miembros del cuerpu docente.[157]

Armes termonucleares

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Acordies con Herken, Lawrence esmoler pola primer prueba nuclear de la Xunión Soviética n'agostu de 1949. Afirmó que la respuesta apropiada yera un esfuerciu absolutu por construyir una arma nuclear más grande: la bomba d'hidróxenu.[158] Suxirió emplegar aceleradores en llugar de reactores nucleares pa producir los neutrones necesarios na ellaboración del tritiu riquíu pola bomba, según el plutoniu, que yera más malo de producir porque se precisaben enerxíes muncho más altes.[159] Per primer vegada propunxo la construcción del prototipu d'un acelerador llinial de 25 MeV, conocíu como Mark I y que'l so nome en códigu yera MTA (Materials Test Accelerator), a un preciu de 7 millones de dólares.[159][160] Llueu falaría d'un nuevu MTA, muncho más grande y conocíu como Mark II, que podría producir tritiu o plutoniu a partir de O-238 aprobetáu. Herken menta que Serber y Segrè intentaron en devanéu esplica-y los problemes téunicos que fadríen al proyeutu pocu práuticu, pero Lawrence sentía que taben perdiendo'l patriotismu.[161][162]

Poco dempués, sofitó firmemente la campaña d'Edward Teller pa un segundu llaboratoriu d'armes nucleares, que Lawrence propunxo construyir col MTA Mark I en Livermore. Al pie de Teller, tuvo que defender el so casu frente a los miembros de la CEA (quien nun lo dexaben) y de los alministradores del llaboratoriu de Los Álamos (que s'oponíen inexorablemente), pero ante'l refugu los proponentes consideraron que Chicago sería los llugar más fayadizu.[163] Finalmente, el nuevu llaboratoriu de Livermore foi aprobáu'l 17 de xunetu de 1952, pero'l proyeutu del MTA Mark II foi canceláu. Nesi momentu, la CEA gastara unos 45 millones de dólares nel Mark I que yá empecipiara les sos operaciones, pero utilizábase principalmente en producir poloniu pal programa d'armes nucleares. Mentanto, el Cosmotrón del Llaboratoriu Nacional de Brookhaven pudo xenerar un fexe de partícules de 1 GeV.[164]

Fallecimientu y legáu

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El Llaboratoriu de Radiación foi'l primeru n'usar una señal p'alvertir del peligru radiactivu. Anguaño, conozse como «trébole radiactivu».

Amás del Premiu Nobel, recibió la medaya d'oru Elliott Cresson y la medaya Hughes en 1937, el Premiu Comstock de Física en 1938, el premiu Duddell en 1940, la medaya Holley en 1942, la Medaya Presidencial al Méritu en 1946, el premiu William Procter en 1951, la medaya Faraday en 1952,[165] y el premiu Enrico Fermi de la CEA en 1957.[166] Foi nomáu oficial de la Lexón d'Honor en 1948,[165] y foi'l primer gallardoniáu col premiu Sylvanus Thayer pola Academia Militar de los Estaos Xuníos en 1958.[167]

En xunetu de 1958, el presidente d'Estaos Xuníos, Dwight D. Eisenhower, unviar a Xinebra pa collaborar nes negociaciones d'un tratáu de prohibición parcial d'ensayos nucleares propuestu cola Xunión Soviética. El presidente de la CEA, Lewis Strauss, aportunara pa incluyir a Lawrence. Dambos aldericaren el casu pal desenvolvimientu de la bomba d'hidróxenu y Strauss ayudara a recaldar fondos pal ciclotrón de Lawrence en 1939. Strauss quería tenelo como parte de la delegación en Xinebra, porque Lawrence yera conocíu por aguiyar la continuación de pruebes nucleares.[168] A pesar de sufrir un grave casu de colitis ulcerosa crónica, decidió dir, pero empioró de camín a Xinebra y foi treslladáu d'urxencia al hospital de la Universidá Stanford.[169] Los ciruxanos extirparon gran parte del so intestín gordu, pero nun atoparon otros problemes —sacante l'ateroesclerosis grave nuna de les arteries—.[170] Morrió nel Hospital de Palu Alto'l 27 d'agostu de 1958.[171] Molly nun quería un funeral públicu, pero aportó a un serviciu conmemorativo na Primer Ilesia Congregacionalista de Berkeley. El presidente de la Universidá de California, Clark Kerr, pronunció'l encomio.[170]

23 díes dempués de la so muerte, los Rexentes de la Universidá de California votaron pa renombrar dos de los sitios d'investigación nuclear de la universidá col apellíu Lawrence: el Llaboratoriu Nacional Lawrence Livermore y el Llaboratoriu Nacional Lawrence Berkeley.[172] La Oficina de Ciencies del Departamentu d'Enerxía de los Estaos Xuníos instituyó na so memoria'l Premiu Ernest Orlando Lawrence en 1959.[173] El elementu químicu transuránico de númberu atómicu 103, afayáu nel Llaboratoriu Nacional Lawrence Berkeley en 1961, foi nomáu «lawrencio» nel so honor.[174] En 1968 abrióse'l Lawrence Hall of Science, un centru públicu d'enseñanza científica.[175] Los sos documentos archivar na Biblioteca Bancroft de la Universidá de California en Berkeley.[176] Na década de 1980, la vilba de Lawrence solicitó en delles ocasiones al Conseyu Cimeru de la Universidá de California retirar el nome del so home del llaboratoriu en Livermore, por cuenta de les sos implicaciones na producción d'armes nucleares.[177][178][179][180] Sobrevivió al so home 44 años y finó en Walnut Creek a la edá de 92, el 6 de xineru de 2003.[32][33] El químicu George B. Kauffman escribió que:

Before him, "little science" was carried out largely by lone individuals working with modest means on a small scale. After him, massive industrial, and especially governmental, expenditures of manpower and monetary funding made "big science," carried out by large-scale research teams, a major segment of the national economy.[181]
Antes d'él, la «pequeña ciencia» yera llevada a cabu en gran parte por individuos solitarios, que trabayen con recursos modestos a pequeña escala. Dempués d'él, la industria masivo y, sobremanera, el gobiernu, desembolsaron mano d'obra y financiamientu monetariu pa faer «gran ciencia», efectuada por equipos d'investigación a gran escala, un sector fundamental de la economía nacional.

Notes

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  1. ↑ Los físicos de la década de 1920 asumíen que'l nucleu atómicu taba formáu por protones y «electrones nucleares»,[80][81] pero había un problema evidente con esti modelu. Resultó complicáu conciliar el modelu protón-electrón nel nucleu cola rellación d'indetermín de Heisenberg de la mecánica cuántica.[82][83] La paradoxa concebida por Oskar Klein en 1928[84] presentó nueves oxeciones de la mecánica cuántica a la noción d'un electrón confináu dientro d'un nucleu.[82] Les propiedaes reparaes nos átomos y molécules yeren incompatibles col espín esperáu na hipótesis protón-electrón. Puesto que los protones y electrones tienen un momentu angular intrínsecu de ½ ħ, nun hai forma d'asitiar un espín de númberu impar (± ½ ħ) pa llograr un espín d'enteru múltiplu de ħ. Los nucleos con espín enteru son comunes, por casu, N-14. En 1931, Walther Bothe y Herbert Becker afayaron que si la radiación de partícules alfa del poloniu aparraba en beriliu, boru, o litiu, producíase una radiación inusualmente intensa; esta nun foi influyida por un campu llétricu, polo dambos asumieron que yera radiación gamma.[85][86] Al añu siguiente, en París, Irène y Frédéric Joliot-Curie postularon que si esta radiación «gamma» aparraba en parafina, o en cualesquier otru compuestu d'hidróxenu, los protones yeren espulsaos a enerxía bien alta.[87] Rutherford y Chadwick nun tuvieron convencíos d'esta interpretación de los rayos gamma. Rápido, Chadwick realizó una serie d'esperimentos que demostraron que la nueva radiación consistía de partícules ensin carga y con aproximao la mesma masa que'l protón;[88][89] estes partícules yeren los neutrones.
  2. ↑ Oliphant afayó que cuando los deuterones reaccionen con nucleos de partícula física
  3. ↑ Oliphant y Rutherford decidieron nun usar el so acelerador de partícules pa reproducir los resultaos de Lawrence, pos l'equipu yera demasiáu costosu como pa cometer un error.[96][97][98]
  4. ↑ Nesi momentu la situación de Segrè nos Estaos Xuníos taba en riesgu. En xunu de 1938, fixo una visita de branu a California col propósitu d'estudiar los isótopos de vida curtia del tecneciu, que nun sobrevivieron nel viaxe a Italia. Mientres Segrè taba en camín, el gobiernu fascista de Mussolini aprobó lleis raciales que desaposiaben a los xudíos de cargos universitarios. Como xudíu, viose obligáu a quedase como inmigrante indefiníu.[117] La crisis checoslovaca impulsar unviar pola so esposa Elfriede y el so fíu Claudio, yá que tarrecía que la guerra n'Europa fuera inevitable.[118] Ente payares de 1938 y febreru de 1939 fixeron viaxes rápidos a Méxicu pa intercambiar los sos visaos de turista polos d'inmigración. Tanto Emilio como Elfriede tarrecieron pol paradoriu de los sos padres n'Italia y Alemaña.[119]
  5. ↑ Sigles de Military Application of Uranium Detonation Comitee, «Comisión pa l'Aplicación Militar de la Detonación d'Uraniu».
  6. ↑ Ye probable que Alvin Weinberg (direutor de la planta de Oak Ridge) fuera'l primeru n'emplegar esti términu nun artículu de Science sobre l'efeutu de les meyores científiques a gran escala nel país.[143]

Referencies

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Enllaces esternos

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