Ernest Lawrence para niños
Datos para niños Ernest Lawrence |
||
|---|---|---|
.jpg) |
||
| Información personal | ||
| Nombre de nacimiento | Ernest Orlando Lawrence | |
| Nacimiento | 8 de agosto de 1901 Canton (Estados Unidos) |
|
| Fallecimiento | 27 de agosto de 1958 Palo Alto (California, Estados Unidos) |
|
| Sepultura | Chapel of Memories Columbarium and Mausoleum | |
| Residencia | Berkeley y Estados Unidos | |
| Nacionalidad | Estadounidense | |
| Familia | ||
| Cónyuge | Mary K. «Molly» (Blumer) Lawrence | |
| Educación | ||
| Educado en |
|
|
| Supervisor doctoral | William Francis Gray Swann | |
| Información profesional | ||
| Ocupación | Físico, físico nuclear y profesor universitario | |
| Área | Física | |
| Conocido por | invención del ciclotrón | |
| Empleador | Universidad de California en Berkeley | |
| Estudiantes doctorales | Edwin Mattison McMillan Chien-Shiung Wu Milton Stanley Livingston Kenneth Ross Mackenzie John Reginald Richardson |
|
| Miembro de |
|
|
| Firma | ||
 |
||
Ernest Orlando Lawrence (nacido en Canton, Dakota del Sur, el 8 de agosto de 1901 y fallecido en Palo Alto, California, el 27 de agosto de 1958) fue un científico estadounidense. Es conocido por inventar y mejorar el ciclotrón, una máquina que acelera partículas. También trabajó en la separación de diferentes tipos de uranio durante un proyecto importante en tiempos de guerra.
Lawrence fundó dos laboratorios de investigación: el Berkeley y el Livermore. En 1939, recibió el Premio Nobel de Física por sus descubrimientos.
Estudió en varias universidades, incluyendo la Universidad de Dakota del Sur y la Universidad de Minnesota. Obtuvo su doctorado en física en la Universidad Yale en 1925. En 1928, comenzó a trabajar como profesor en la Universidad de California. Dos años después, se convirtió en el profesor más joven de la universidad.
Una tarde, mientras leía en su biblioteca, se interesó por un diagrama de un aparato que podía producir partículas con mucha energía. Pensó en cómo hacer esta máquina más pequeña. Así se le ocurrió la idea de construir una cámara circular para acelerar partículas, colocándola entre los polos de un electroimán. Este fue el inicio del primer ciclotrón.
En los años siguientes, Lawrence construyó ciclotrones cada vez más grandes. Su Laboratorio de Radiación se convirtió en un laboratorio oficial de la Universidad de California en 1936, con él como director. Apoyó el uso del ciclotrón tanto para la investigación en física como para producir materiales especiales para uso médico. Durante la Segunda Guerra Mundial, desarrolló un método para separar diferentes tipos de uranio en su laboratorio. Para esto, usó un aparato llamado calutrón, que combinaba ideas de un espectrómetro de masas y el ciclotrón. Se construyó una gran planta para este proceso en Oak Ridge, conocida como «Y-12». Aunque el proceso no era muy eficiente, funcionó.
Después de la guerra, Lawrence defendió que el gobierno apoyara grandes proyectos científicos. Fue un gran promotor de la «gran ciencia», que necesita máquinas muy grandes y mucha inversión. También apoyó la creación de un segundo laboratorio para desarrollar tecnologías avanzadas, que se ubicó en Livermore. Después de su fallecimiento, los laboratorios de Berkeley y Livermore fueron renombrados en su honor. El elemento químico número 103, el lawrencio, también lleva su nombre.
Contenido
Primeros años y educación
Ernest Lawrence nació en Canton, Dakota del Sur, el 8 de agosto de 1901. Sus padres, Carl Gustavus y Gunda Lawrence, eran de origen noruego. Ambos se conocieron trabajando en una escuela secundaria. Ernest tuvo un hermano menor, John H. Lawrence, quien se convirtió en un médico importante en el campo de la medicina que usa materiales especiales. De niño, Ernest fue amigo de Merle Antony Tuve, quien también se hizo un físico destacado.
Asistió a escuelas públicas en Canton y Pierre. Luego, estudió en St. Olaf College y se transfirió a la Universidad de Dakota del Sur, donde se graduó en química en 1922. Obtuvo su maestría en física en la Universidad de Minnesota en 1923.
Por recomendación de su profesor, continuó sus estudios en la Universidad de Chicago y luego en la Universidad Yale, donde completó su doctorado en física en 1925. Su tesis trató sobre el efecto fotoeléctrico en el vapor de potasio. Decidió quedarse en Yale como investigador. Junto a Jesse Wakefield Beams, continuó investigando el efecto fotoeléctrico. Demostraron que los fotoelectrones aparecían muy rápidamente después de que la luz chocara con una superficie.
Inicio de su carrera como profesor
.jpg)
.jpg)
En 1926 y 1927, Lawrence recibió ofertas de trabajo de varias universidades. Decidió quedarse en Yale. En 1928, fue contratado como profesor asociado de física en la Universidad de California. Dos años después, se convirtió en profesor titular, siendo el más joven del equipo.
A través de un club, conoció a personas influyentes que le ayudaron a conseguir fondos para sus investigaciones sobre partículas energéticas. Había mucha esperanza de que la física de partículas pudiera tener usos médicos, lo que atrajo gran parte del dinero para sus investigaciones.
En 1926, conoció a Mary Kimberly «Molly» Blumer. Se casaron el 14 de mayo de 1932 y tuvieron seis hijos. En 1941, la hermana de Molly se casó con Edwin Mattison McMillan, quien más tarde ganaría un Premio Nobel de Química. McMillan se unió al Laboratorio de Radiación de Lawrence en 1933. Junto a M. Stanley Livingston, descubrió un tipo especial de oxígeno que emite positrones e investigó cómo los rayos gamma son absorbidos.
El ciclotrón: Un invento revolucionario
La idea del ciclotrón
La idea del ciclotrón de Lawrence comenzó con un simple dibujo en una servilleta. En 1929, mientras estaba en la biblioteca, vio un artículo de una revista de un físico noruego, Rolf Widerøe. El artículo mostraba un aparato que usaba electrodos de diferentes longitudes para producir partículas con mucha energía. En esa época, los científicos estaban empezando a estudiar el núcleo atómico. Sabían que los núcleos tienen una carga positiva que repele a otros núcleos y que están muy unidos por una fuerza que apenas entendían. Para separarlos, se necesitaban energías muy altas.
Lawrence se dio cuenta de que un acelerador de partículas tradicional sería demasiado grande para su laboratorio. Buscando una forma de hacerlo más compacto, decidió crear una cámara de aceleración circular entre los polos de un electroimán. El campo magnético mantendría las partículas cargadas en una trayectoria en espiral mientras se aceleraban entre dos electrodos semicirculares. Después de muchas vueltas, las partículas chocarían contra un objetivo, formando un haz de alta energía. Lawrence estaba muy emocionado y les dijo a sus colegas que había encontrado una manera de obtener partículas de alta energía sin usar voltajes muy altos.
Su primer ciclotrón fue muy sencillo. Estaba hecho de latón, alambre y cera, medía solo 10 cm de diámetro y costó solo 25 dólares. Literalmente, podía sostenerse con una mano.
Los estudiantes de posgrado de Lawrence le ayudaron a desarrollar el proyecto. En mayo de 1931, un acelerador lineal creado por David H. Sloan ya podía acelerar iones a 1 millón de eV. M. Stanley Livingston, otro estudiante, tuvo un desafío mayor con el ciclotrón. Pero el 2 de enero de 1931, al aplicar 1800 V a su ciclotrón de 11 pulgadas, logró obtener protones con 80 000 eV en giros continuos. Una semana después, alcanzó 1.22 millones de eV con 3000 V. Con estos resultados, Livingston pudo terminar su tesis doctoral.
Mejoras y aplicaciones del ciclotrón
Como era su costumbre, cada vez que tenía éxito con una máquina, Lawrence empezaba a planear una mucho más grande. Junto a Livingston, diseñó un ciclotrón de 69 cm (27 pulgadas) a principios de 1932. El imán del ciclotrón de 11 pulgadas pesaba unas dos toneladas, pero Lawrence encontró un imán enorme de 80 toneladas en un depósito de chatarra para el ciclotrón de 27 pulgadas. Este imán había sido construido durante la Primera Guerra Mundial para una conexión de radio transatlántica.
Aunque el ciclotrón era una herramienta científica poderosa, no llevó de inmediato a grandes descubrimientos. En abril de 1932, los físicos John Douglas Cockcroft y Ernest Walton en Inglaterra lograron transformar átomos de litio en helio bombardeándolos con protones. La energía necesaria era baja, incluso el ciclotrón de 11 pulgadas podía lograrlo. Lawrence se apresuró a verificar sus resultados, pero su equipo tardó cinco meses debido a la falta de detectores adecuados.
.jpg)
El Laboratorio de Radiación de Lawrence se convirtió en el laboratorio más importante del mundo para la investigación de la física nuclear en la década de 1930. Lawrence obtuvo una patente para el ciclotrón en 1934. En 1935, McMillan, Lawrence y Robert Thornton realizaron experimentos con haces de deuterio en el ciclotrón. Esto produjo resultados inesperados: los deuterones se unían con otros núcleos y los transformaban en tipos más pesados, liberando un protón. Sus experimentos mostraron una interacción nuclear a energías más bajas de lo esperado. Los físicos Robert Oppenheimer y Melba Phillips explicaron este fenómeno.
En febrero de 1936, Lawrence recibió ofertas de otras universidades, pero la Universidad de California mejoró sus condiciones. El Laboratorio de Radiación se convirtió oficialmente en un departamento de la Universidad de California el 1 de julio de 1936, con Lawrence como director.
La visión pública y nuevos descubrimientos
.jpg)
Usando el nuevo ciclotrón de 27 pulgadas, el equipo de Berkeley notó que todos los elementos bombardeados con deuterio emitían energía de manera similar. Esto llevó a la idea de una nueva partícula que podría ser una fuente de energía ilimitada. Un periodista del The New York Times describió a Lawrence como un «nuevo hacedor de milagros de la ciencia».
Lawrence asistió al 7.º Congreso Solvay en 1933 en Bélgica, donde se reunieron los físicos más importantes de la época. Presentó su ciclotrón, pero su idea de energía ilimitada fue recibida con escepticismo por James Chadwick, quien había descubierto el neutrón en 1932. Chadwick sugirió que lo que Lawrence estaba viendo era solo contaminación de los equipos.
Al regresar a Berkeley, Lawrence y su equipo revisaron sus resultados. Mientras tanto, en Inglaterra, Ernest Rutherford y Mark Oliphant descubrieron que el deuterio se une para formar helio-3, lo que explicaba el efecto que los científicos del ciclotrón habían observado. Esto significaba que Chadwick tenía razón sobre la posible contaminación, y el equipo de Lawrence había pasado por alto un descubrimiento importante: la fusión nuclear (la unión de núcleos atómicos).
La respuesta de Lawrence fue seguir construyendo ciclotrones mucho más grandes. El ciclotrón de 27 pulgadas fue reemplazado por uno de 37 pulgadas en 1937, y este a su vez por uno de 60 pulgadas en 1939. Este último se usó para bombardear átomos de hierro y producir los primeros isótopos radiactivos. Lawrence y su hermano John apoyaron la investigación sobre el uso de estos isótopos para tratamientos médicos. Por ejemplo, un isótopo de fósforo (fósforo-32) se produjo fácilmente y John lo usó para tratar una enfermedad de la sangre. También se usó para investigar la leucemia en ratones y luego en pacientes humanos.
En 1937, Lawrence recibió la medalla Hughes por su trabajo en el ciclotrón. En noviembre de 1939, le concedieron el Premio Nobel de Física por la creación y desarrollo del ciclotrón y sus resultados, especialmente en relación con elementos radiactivos artificiales. Fue el primer científico de la Universidad de California en Berkeley y el primer ciudadano de Dakota del Sur en ganar un Premio Nobel. La ceremonia de entrega del premio se realizó en Berkeley en 1940 debido a la Segunda Guerra Mundial.
La Segunda Guerra Mundial y el Proyecto Manhattan
El Laboratorio de Radiación en tiempos de guerra
Cuando comenzó la Segunda Guerra Mundial en Europa, Lawrence se involucró en proyectos militares. Ayudó a reclutar personal para un laboratorio en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) que desarrollaba nuevas tecnologías. También participó en la contratación de personal para laboratorios que buscaban formas de detectar submarinos.
Mientras tanto, en Berkeley, el trabajo con ciclotrones continuó. En diciembre de 1940, Glenn T. Seaborg y Emilio G. Segrè usaron el ciclotrón de 60 pulgadas para bombardear uranio y producir un nuevo elemento, el plutonio. El descubrimiento del plutonio se mantuvo en secreto hasta 1946, porque uno de sus tipos (plutonio-239) podía usarse para una tecnología muy poderosa.
En septiembre de 1941, Mark Oliphant se reunió con Lawrence y Robert Oppenheimer en Berkeley. Oliphant les aconsejó a los estadounidenses que desarrollaran un programa para crear una tecnología muy avanzada. Lawrence había estado pensando en cómo separar el tipo de uranio (uranio-235) que podía dividirse del uranio-238. Esta separación era difícil porque ambos tipos de uranio son casi idénticos químicamente. Lawrence comenzó a transformar su viejo ciclotrón de 37 pulgadas en un gran espectrómetro de masas para este propósito.
El director del Proyecto Manhattan, el general Leslie R. Groves, Jr., nombró a Oppenheimer como jefe del Laboratorio Nacional de Los Álamos en Nuevo México, siguiendo la recomendación de Lawrence. En el Laboratorio de Radiación de Lawrence, se desarrolló el proceso de separación electromagnética del uranio. En Los Álamos, se diseñaron y construyeron las primeras tecnologías poderosas. Ambos proyectos fueron llevados a cabo por la Universidad de California.
Los aparatos para separar los tipos de uranio se llamaron calutrones, una mezcla de un espectrómetro de masas y un ciclotrón. El nombre viene de "California University Cyclotron". En noviembre de 1943, 29 científicos británicos, incluyendo Oliphant, se unieron al equipo de Lawrence en Berkeley. En el proceso electromagnético, un campo magnético desvía las partículas cargadas según su masa. Aunque el proceso no era muy eficiente, fue aprobado porque se basaba en tecnología ya probada y podía construirse por etapas, alcanzando rápidamente una gran capacidad.
La planta de Oak Ridge
La empresa Stone & Webster fue la encargada de diseñar y construir la planta de separación electromagnética en Oak Ridge, conocida como Complejo de Seguridad Nacional Y-12. La planta tenía varias unidades de procesamiento. Cuando la planta comenzó a funcionar en octubre de 1943, hubo problemas con los tanques de vacío y las bobinas magnéticas. Se descubrió óxido dentro de los imanes, por lo que tuvieron que ser limpiados.
La empresa Tennessee Eastman administró la planta Y-12. En marzo de 1944, enviaron los primeros cien gramos de uranio purificado al laboratorio de Los Álamos. En enero de 1945, la producción de uranio-235 alcanzó el 10%. En abril de 1945, otra planta, la K-25, ya producía uranio lo suficientemente purificado para ser usado directamente. El 16 de julio de 1945, Lawrence observó la primera prueba de una tecnología muy poderosa.
Después de la guerra, Lawrence esperaba que el Proyecto Manhattan desarrollara mejores calutrones, pero la idea fue descartada por razones de presupuesto. Los circuitos Alfa se cerraron en septiembre de 1945. Aunque funcionaban bien, no podían competir con las nuevas plantas K-25 y K-27. En diciembre, la planta Y-12 fue cerrada y el personal se redujo drásticamente. El personal del Laboratorio de Radiación también disminuyó.
Después de la guerra
La «gran ciencia»
.jpg)
Después de la guerra, Lawrence defendió que el gobierno apoyara grandes programas científicos. Era un firme creyente en la «gran ciencia», que necesita máquinas muy grandes y mucha inversión. En 1946, solicitó al Proyecto Manhattan más de dos millones de dólares para proyectos de investigación en el Laboratorio de Radiación. Los fondos fueron aprobados, pero algunos programas se redujeron.
Durante la guerra, el ciclotrón de 184 pulgadas se completó con inversiones del Proyecto Manhattan. Se terminó como un sincrotrón y comenzó a funcionar el 13 de noviembre de 1946. Por primera vez desde 1935, Lawrence participó activamente en los experimentos. En 1948, César Lattes usó el aparato para buscar piones negativos.
El 1 de enero de 1947, la responsabilidad de los laboratorios nacionales pasó a la recién creada Comisión de Energía Atómica (CEA). Ese año, Lawrence solicitó 15 millones de dólares para sus proyectos, incluyendo nuevos aceleradores. La Universidad de California acordó extender su contrato para operar el Laboratorio Nacional de Los Álamos. Poco después, Lawrence recibió todos los fondos que había solicitado.
.jpg)
Lawrence se consideraba republicano. Antes de la guerra, no estaba de acuerdo con los esfuerzos de Oppenheimer para organizar a los trabajadores del Laboratorio de Radiación. En los inicios de un período de tensión internacional, tuvo que defender a varios miembros del personal del Laboratorio de Radiación que estaban siendo investigados. Lawrence prohibió la entrada al laboratorio al hermano de Robert Oppenheimer, Frank Friedman, lo que afectó su amistad.
Nuevas tecnologías avanzadas
Lawrence se preocupó por la primera prueba de una nueva tecnología poderosa de la Unión Soviética en agosto de 1949. Creía que la respuesta adecuada era un esfuerzo total para construir una tecnología aún más grande. Sugirió usar aceleradores en lugar de reactores para producir los materiales necesarios para estas tecnologías. Propuso la construcción de un prototipo de acelerador lineal, el Mark I, con un costo de 7 millones de dólares. Pronto hablaría de un Mark II, mucho más grande, que podría producir materiales a partir de uranio.
Poco después, apoyó firmemente la idea de Edward Teller para un segundo laboratorio de tecnologías avanzadas, que Lawrence propuso construir en Livermore. Finalmente, el nuevo laboratorio de Livermore fue aprobado el 17 de julio de 1952, pero el proyecto del Mark II fue cancelado. En ese momento, la CEA ya había gastado unos 45 millones de dólares en el Mark I, que se usaba principalmente para producir materiales para el programa de tecnologías avanzadas.
Fallecimiento y legado
Además del Premio Nobel, Ernest Lawrence recibió muchos otros premios y honores, como la medalla de oro Elliott Cresson y la medalla Hughes en 1937, y la Medalla Presidencial al Mérito en 1946. Fue nombrado oficial de la Legión de Honor en 1948.
En julio de 1958, el presidente de Estados Unidos, Dwight D. Eisenhower, lo envió a Ginebra para ayudar en las negociaciones de un acuerdo para limitar las pruebas de nuevas tecnologías con la Unión Soviética. A pesar de sufrir una enfermedad grave, decidió ir. Sin embargo, su salud empeoró en el camino y fue llevado de urgencia al hospital. Falleció en el Hospital de Palo Alto el 27 de agosto de 1958.
23 días después de su muerte, los Regentes de la Universidad de California votaron para renombrar dos de los centros de investigación de la universidad con el apellido Lawrence: el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore y el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley. La Oficina de Ciencias del Departamento de Energía de los Estados Unidos creó el Premio Ernest Orlando Lawrence en su memoria en 1959. El elemento químico número 103, el lawrencio, descubierto en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley en 1961, fue nombrado en su honor. En 1968, se abrió el Lawrence Hall of Science, un centro público para la enseñanza de la ciencia.
El químico George B. Kauffman escribió que:
Antes de él, la «pequeña ciencia» era llevada a cabo en gran parte por individuos solitarios, que trabajan con recursos modestos a pequeña escala. Después de él, la industria masiva y, sobre todo, el gobierno, desembolsaron mano de obra y financiación monetaria para hacer «gran ciencia», efectuada por equipos de investigación a gran escala, un sector fundamental de la economía nacional.
Eponimia
- El cráter lunar Lawrence lleva este nombre en su memoria.
Véase también
En inglés: Ernest Lawrence Facts for Kids
