Biographie d'Ernest Lawrence, inventeur du cyclotron

Ernest Lawrence (8 août 1901-27 août 1958) était un physicien américain qui a inventé le cyclotron, un appareil utilisé pour accélérer les particules chargées dans un motif en spirale à l'aide d'un champ magnétique. Le cyclotron et ses successeurs font partie intégrante du domaine de la physique des hautes énergies. Lawrence a reçu le prix Nobel de physique 1939 pour cette invention.

Lawrence a également joué un rôle essentiel dans Projet Manhattan, procurant une grande partie de l'isotope d'uranium utilisé dans la bombe atomique lancée le Hiroshima, Japon. En outre, il était connu pour avoir préconisé le parrainage par le gouvernement de grands programmes de recherche, ou «Big Science».

Quelques faits: Ernest Lawrence

Ernest Lawrence était le fils aîné de Carl et Gunda Lawrence, qui étaient tous deux des éducateurs d'origine norvégienne. Il a grandi autour de gens qui sont devenus des scientifiques à succès: son jeune frère John a collaboré avec lui sur les applications médicales du cyclotron, et son meilleur ami d'enfance Merle Tuve était un pionnier physicien.

Lawrence a fréquenté le lycée de Canton, puis a étudié pendant un an au Collège Saint Olaf du Minnesota avant de passer à l'Université du Dakota du Sud. Là, il obtient son baccalauréat en chimie, diplômé en 1922. Initialement étudiant, Lawrence est passé à la physique avec l'encouragement de Lewis Akeley, doyen et professeur de physique et de chimie à l'université. En tant que figure influente de la vie de Lawrence, la photo de Dean Akeley sera plus tard accrochée au mur de Le bureau de Lawrence, une galerie qui comprenait des scientifiques notables tels que Niels Bohr et Ernest Rutherford.

Lawrence a obtenu sa maîtrise en physique à l'Université du Minnesota en 1923, puis un doctorat. de Yale en 1925. Il est resté à Yale pendant trois ans de plus, d'abord en tant que chercheur et plus tard professeur adjoint, avant de devenir professeur agrégé à l'Université de Californie à Berkeley en 1928. En 1930, à l'âge de 29 ans, Lawrence est devenu «professeur titulaire» à Berkeley, le plus jeune membre du corps professoral à détenir ce titre.

Lawrence a eu l'idée du cyclotron après avoir examiné un diagramme dans un document écrit par l'ingénieur norvégien Rolf Wideroe. L'article de Wideroe décrivait un appareil qui pouvait produire des particules de haute énergie en les «poussant» d'avant en arrière entre deux électrodes linéaires. Cependant, l'accélération de particules à des énergies suffisamment élevées pour être étudiées nécessiterait des électrodes linéaires trop longues pour être contenues dans un laboratoire. Lawrence a réalisé qu'un circulaire, plutôt que linéaire, l'accélérateur pourrait utiliser une méthode similaire pour accélérer les particules chargées dans un motif en spirale.

Lawrence a développé le cyclotron avec certains de ses premiers étudiants diplômés, dont Niels Edlefsen et M. Stanley Livingston. Edlefsen a contribué au développement de la première preuve de concept du cyclotron: un appareil circulaire de 10 centimètres en bronze, cire et verre.

Les cyclotrons suivants étaient plus gros et capables d'accélérer les particules à des énergies de plus en plus élevées. Un cyclotron environ 50 fois plus grand que le premier a été achevé en 1946. Il fallait un aimant qui pesait 4 000 tonnes et un bâtiment d'environ 160 pieds de diamètre et 100 pieds de hauteur.

Pendant la Seconde Guerre mondiale, Lawrence a travaillé sur le projet Manhattan, aidant à développer la bombe atomique. La bombe atomique nécessitait l'isotope "fissile" de l'uranium, l'uranium-235, et devait être séparée de l'isotope beaucoup plus abondant, l'uranium-238. Lawrence a proposé que les deux puissent être séparés en raison de leur petite différence de masse, et a développé des dispositifs de travail appelés «calutrons» qui pourraient séparer les deux isotopes électromagnétiquement.

Les calutrons de Lawrence ont été utilisés pour séparer l'uranium 235, qui a ensuite été purifié par d'autres appareils. La majeure partie de l'uranium 235 de la bombe atomique qui a détruit Hiroshima, au Japon, a été obtenue à l'aide des appareils de Lawrence.

Après la Seconde Guerre mondiale, Lawrence a fait campagne pour Big Science: des dépenses publiques massives pour de grands programmes scientifiques. Il faisait partie de la délégation américaine à la Conférence de Genève de 1958, qui visait à suspendre les essais de bombes atomiques. Cependant, Lawrence est tombé malade à Genève et est retourné à Berkeley, où il est décédé un mois plus tard, le 27 août 1958.

Après la mort de Lawrence, le Lawrence Berkeley National Laboratory et le Lawrence Livermore National Laboratory ont été nommés en son honneur.

La contribution la plus importante de Lawrence a été le développement du cyclotron. Avec son cyclotron, Lawrence a produit un élément qui n'était pas présent dans la nature, le technétium, ainsi que les radio-isotopes. Lawrence a également exploré les applications du cyclotron dans la recherche biomédicale; par exemple, le cyclotron pourrait produire des isotopes radioactifs, qui pourraient être utilisés pour traiter le cancer ou comme traceurs pour des études sur le métabolisme.

La conception du cyclotron a ensuite inspiré les accélérateurs de particules, tels que le synchrotron, qui ont été utilisés pour faire des progrès importants en physique des particules. Le Grand collisionneur de hadrons, qui a été utilisé pour découvrir le boson de Higgs, est un synchrotron.

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