回旋加速器的发明者:劳伦斯

【简介】

1939年11月9日，38岁的劳伦斯因为发明和发展了回旋加速器以及藉此获得的成果，特别是有关人工放射性的成果，获得诺贝尔物理学奖。

【简史】

1901年8月8日，欧内斯特•劳伦斯出生于美国南达科他州的一个小城镇。自幼就显示出他的自立与勤奋好学。1919年秋，他考入南达科他州大学，上的是医科大学预科。后来学习物理，并最终把自己的一生都投入到物理学研究中去。1922年7月，他以优异的成绩获得了学士学位，随后赴明尼苏达大学学习，他的导师是著名的斯旺教授。在斯旺教授的指导下，劳伦斯打好了电动力学和磁学的坚实基础。他认为“物理是世界上最令人激动的专业”，“在世界上没有比科学研究更伟大的工作，也没有比物理教授更美好的职称。”1923年取得硕士学位后，劳伦斯被芝加哥大学接受做博士研究生。在此之前，斯旺已被芝加哥大学聘请为教授。1924年9月，劳伦斯来到享誉世界的古老学府一一耶鲁大学报到。在那里他继续做钾蒸气光电效应实验，然后写完了学位论文。论文发表后，劳伦斯的名字开始被科学界知晓。

1928年8月，劳伦斯来到了建立在伯克利山的斜坡上的加州大学，以极大的热情和充沛的精力投入到了教学和实验中去。在当时，许多与原子核、基本粒子的性质有关的信息均是利用高能粒子轰击原子靶而获得的。1932年，约翰•柯克劳夫与欧内斯特•沃吞两个人在英国制造了第一台“原子轰击器”。他们是利用几十万伏的高电压对质子加速，然后再拿它们轰击锂靶，他们采用的方法较为“野蛮”。在1929年时，劳伦斯就已经考虑过这种可能性：将粒子重复地经由一“相对小电压”做加速，而不是一次就用一个巨大电压去做加速。1932年，劳伦斯和他的学生埃德尔森以及利文斯顿建成了第一台回旋加速器(直径只有10厘米，可以拿在手中，能量可达1MeV)并开始运行。后来，在劳伦斯的领导下，在美国建成了一系列不同的回旋加速器。

劳伦斯的研究成就已获得权威性的认可，各地的实验室、大学学校都纷纷要求安装回旋加速器。这一年，经过大学生物学家的实验，证明放射性磷可被鸡的白血球有选择性地吸收，约翰在多次实验之后开始把放射性磷用于治疗白血病患者。许多科学家研究了放射性物质如钠、氯、钙、钾、碘等对人体的作用。从回旋加速器中得到的许多放射性物质的使用，英国著名生理学家A.V.希尔预言：历史将证明，人造放射性物质将像显微镜对生物学那样重要，因为有了这种物质，生物学家可以看见生物系统的单个原子并追踪其活动。

【简评】

劳伦斯发明的回旋加速器，开辟了量子力学发展的新阶段，揭开了沉睡在原子核内的秘密，实际上发现了原子核内部除电子、质子、中子以外还存在其他许多粒子。回旋加速器可以用于加速质子、α粒子和氖核，由此发现了许多新的核反应，产生了几百种稳定的和放射性的同位素，回旋加速器对核裂变及核力的研究起着特别重要的作用。现在，它仍然是核物理实验中的一种重要设备，在工业、医疗等方面也有其广泛的用途。

劳伦斯的回旋加速器最重要的贡献，是用于产生人工放射性物质。放射性同位素是居里夫妇于1934年用天然放射性物质发射的α粒子发观的，在回旋加速器发明以前，人们只局限于使用天然放射性物质发射的α粒子来进行核反应，能够进行核反应的物质和反应产物的数量都受到很大的限制。有了回旋加速器，才可能大量地产生放射性同位素，这也是放射性元素能够应用于生物学和医学的一个重要条件。回旋加速器引起了医学上的巨大变革，为治疗癌症及其他疾病提供了新的有效手段，它可以将普通的元素如钠、钾、碘和磷等变成它们的同位素，代替价格昂贵的镭来治疗癌症及其他疾病。