Biografia de Ernest Lawrence, inventor do ciclotrão

Ernest Lawrence (8 de agosto de 1901 a 27 de agosto de 1958) foi um físico americano que inventou o ciclotrão, um dispositivo usado para acelerar partículas carregadas em um padrão espiral com a ajuda de um campo magnético. O ciclotrão e seus sucessores têm sido parte integrante do campo da física de alta energia. Lawrence recebeu o Prêmio Nobel de Física de 1939 por esta invenção.

Lawrence também desempenhou um papel essencial na Projeto Manhattan, adquirindo grande parte do isótopo de urânio usado na bomba atômica lançada em HiroshimaJapão. Além disso, ele se destacou por defender o patrocínio do governo a grandes programas de pesquisa, ou "Big Science".

Fatos rápidos: Ernest Lawrence

Ernest Lawrence era o filho mais velho de Carl e Gunda Lawrence, ambos educadores de ascendência norueguesa. Ele cresceu em torno de pessoas que se tornaram cientistas de sucesso: seu irmão mais novo, John, colaborou com ele nas aplicações médicas do ciclotrão, e seu melhor amigo de infância, Merle Tuve, foi um pioneiro físico.

Lawrence estudou na Canton High School, depois estudou por um ano no Saint Olaf College, em Minnesota, antes de se transferir para a Universidade de Dakota do Sul. Lá, ele formou-se em química em 1922. Inicialmente um aluno premiado, Lawrence mudou para a física com o incentivo de Lewis Akeley, reitor e professor de física e química da universidade. Como uma figura influente na vida de Lawrence, a imagem de Dean Akeley seria mais tarde pendurada na parede de O escritório de Lawrence, uma galeria que incluía cientistas notáveis ​​como Niels Bohr e Ernest Rutherford.

Lawrence obteve seu mestrado em física pela Universidade de Minnesota em 1923, e depois Ph.D. de Yale em 1925. Ele permaneceu em Yale por mais três anos, primeiro como pesquisador e, posteriormente, professor assistente, antes de se tornar professor associado da Universidade da Califórnia, Berkeley, em 1928. Em 1930, aos 29 anos, Lawrence tornou-se um "professor titular" em Berkeley - o mais jovem membro do corpo docente a ter esse título.

Lawrence teve a ideia do ciclotrão depois de examinar um diagrama em um artigo escrito pelo engenheiro norueguês Rolf Wideroe. O artigo de Wideroe descreveu um dispositivo que poderia produzir partículas de alta energia "empurrando-as" para frente e para trás entre dois eletrodos lineares. No entanto, a aceleração de partículas para energias suficientemente altas para estudo exigiria eletrodos lineares que eram muito longos para serem contidos em um laboratório. Lawrence percebeu que um circular, em vez de linear, o acelerador poderia empregar um método semelhante para acelerar partículas carregadas em um padrão espiral.

Lawrence desenvolveu o ciclotrão com alguns de seus primeiros alunos de pós-graduação, incluindo Niels Edlefsen e M. Stanley Livingston. Edlefsen ajudou a desenvolver a primeira prova de conceito do ciclotron: um dispositivo circular de 10 centímetros de bronze, cera e vidro.

Os ciclotrons subsequentes eram maiores e capazes de acelerar partículas para energias cada vez mais altas. Um ciclotrão aproximadamente 50 vezes maior que o primeiro foi concluído em 1946. Exigia um ímã que pesasse 4.000 toneladas e um edifício com cerca de 160 pés de diâmetro e 100 pés de altura.

Durante a Segunda Guerra Mundial, Lawrence trabalhou no Projeto Manhattan, ajudando a desenvolver a bomba atômica. A bomba atômica exigia o isótopo "fissionável" do urânio, urânio-235, e precisava ser separada do isótopo muito mais abundante, o urânio-238. Lawrence propôs que os dois pudessem ser separados devido à sua pequena diferença de massa e desenvolveu dispositivos de trabalho chamados "calutrons" que podiam separar os dois isótopos eletromagneticamente.

Os calutrons de Lawrence foram usados ​​para separar o urânio-235, que foi purificado por outros dispositivos. A maior parte do urânio-235 na bomba atômica que destruiu Hiroshima, no Japão, foi obtida usando os dispositivos de Lawrence.

Após a Segunda Guerra Mundial, Lawrence fez campanha pela Big Science: gastos maciços do governo em grandes programas científicos. Ele fazia parte da delegação dos EUA na Conferência de Genebra de 1958, que foi uma tentativa de suspender o teste de bombas atômicas. No entanto, Lawrence ficou doente em Genebra e retornou a Berkeley, onde morreu um mês depois, em 27 de agosto de 1958.

Após a morte de Lawrence, o Laboratório Nacional Lawrence Berkeley e o Laboratório Nacional Lawrence Livermore foram nomeados em sua homenagem.

A maior contribuição de Lawrence foi o desenvolvimento do ciclotrão. Com seu ciclotron, Lawrence produziu um elemento que não ocorreu na natureza, o tecnécio e os radioisótopos. Lawrence também explorou as aplicações do ciclotrão na pesquisa biomédica; por exemplo, o ciclotrão poderia produzir isótopos radioativos, que poderiam ser usados ​​para tratar câncer ou como rastreadores para estudos de metabolismo.

Mais tarde, o design do ciclotrão inspirou aceleradores de partículas, como o síncrotron, que foram usados ​​para fazer progressos significativos na física de partículas. O Large Hadron Collider, que foi usado para descobrir o Bóson de Higgs, é um síncrotron.

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