アーネスト・オーランド・ローレンス(1901年8月8日 - 1958年8月27日)は、アメリカの物理学者で、サイクロトロンの発明により1939年にノーベル物理学賞を受賞した。彼はマンハッタン計画におけるウラン同位体分離の研究、そしてローレンス・バークレー国立研究所とローレンス・リバモア国立研究所の設立者としても知られている。
サウスダコタ大学とミネソタ大学を卒業したローレンスは、1925年にイェール大学で物理学の博士号を取得した。1928年、カリフォルニア大学バークレー校の物理学准教授に就任し、2年後には同大学で最年少の正教授となった。ある晩、図書館で高エネルギー粒子を生成する加速器の図に興味をそそられたローレンスは、それをいかにコンパクトにできるかを考えた末、電磁石の極の間に円形の加速室を設けるというアイデアを思いついた。こうして最初のサイクロトロンが誕生した。
ローレンスはその後、より大型で高価なサイクロトロンを次々と建造した。彼の放射線研究所は1936年にカリフォルニア大学の正式な学部となり、ローレンスが所長に就任した。ローレンスはサイクロトロンを物理学に利用するだけでなく、放射性同位元素の医療用途の研究にも利用することを支持した。第二次世界大戦中、ローレンスは放射線研究所で電磁同位体分離法を開発した。これは、標準的な実験室用質量分析計とサイクロトロンを組み合わせたカルトロンと呼ばれる装置を使用した。テネシー州オークリッジに巨大な電磁分離プラントが建設され、 Y-12と呼ばれるようになった。このプロセスは非効率的だったが、機能した。
戦後、ローレンスは大規模な科学プログラムへの政府支援を強く訴え、大型機器と巨額の資金を必要とする「ビッグサイエンス」の強力な提唱者となった。ローレンスは、エドワード・テラーが提唱した第二核兵器研究所の設立運動を強く支持し、カリフォルニア州リバモアにその研究所を設立した。彼の死後、カリフォルニア大学理事会は、ローレンス・リバモア国立研究所とローレンス・バークレー国立研究所を彼の名にちなんで改名した。化学元素番号103は、1961年にバークレーで発見された後、彼の功績を称えてローレンシウムと名付けられた。
アーネスト・オーランド・ローレンスは、1901年8月8日にサウスダコタ州カントンで生まれた。両親のカール・グスタバス(1871年 - 1954年)とグンダ・レジーナ・ジェイコブソン(1874年 - 1959年)は、ともにノルウェー移民の子息で、カントンの高校で教師をしていた時に出会った。父親は同校の教育長も務めていた。彼には弟のジョン・H・ローレンスがおり、彼は医師となり、核医学の分野の先駆者となった。幼少期の親友はマール・トゥーブで、彼もまた後に非常に優れた物理学者となった。[ 1 ]
ローレンスはカントンとピエールの公立学校に通い、その後ミネソタ州ノースフィールドのセント・オラフ大学に入学したが、1年後にバーミリオンのサウスダコタ大学に転校した。[ 2 ]彼は1922年に化学の学士号を取得し、[ 3 ] 1923年にウィリアム・フランシス・グレイ・スワンの指導の下、ミネソタ大学で物理学の修士号を取得した。修士論文のために、ローレンスは磁場を通して楕円体を回転させる実験装置を製作した。[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]
ローレンスはスワンに続いてシカゴ大学へ、そしてコネチカット州ニューヘイブンのイェール大学へと進み、1925年に国立研究フェローとして物理学の博士号を取得した[ 7 ] 。博士論文はカリウム蒸気中の光電効果に関するものであった[ 8 ] [ 9 ] 。彼はシグマ・サイの会員に選出され、スワンの推薦により国立研究評議会のフェローシップを受けた。当時慣例となっていたようにヨーロッパ旅行に使う代わりに、彼はスワンと共にイェール大学に研究員として留まった[ 10 ] 。
ローレンスはバージニア大学のジェシー・ビームズと共に光電効果の研究を続けた。彼らは、光子が光電面に衝突してから2×10⁻⁹秒以内に光電子が出現することを示した。これは当時の測定限界に近い値であった。光源を素早くオンオフすることで放出時間を短縮すると、放出されるエネルギーのスペクトルが広がり、ヴェルナー・ハイゼンベルクの不確定性原理と一致することがわかった。[ 11 ]
1926年と1927年に、ローレンスはシアトルのワシントン大学とカリフォルニア大学から、年俸3,500ドル(2025年換算で64,900ドル)の助教授職のオファーを受けた。イェール大学はすぐに助教授職のオファーに同額の年俸3,000ドルを提示した。ローレンスはより名門のイェール大学に留まることを選んだが[ 12 ]、彼は講師の経験がなかったため、同僚の教員の中にはこの任命に不満を抱く者もおり、多くの人々の目には、サウスダコタ州からの移民という彼の出自を補うには不十分だと映った[ 13 ] 。
ローレンスは1928年にカリフォルニア大学の物理学准教授として採用された。 2年後には教授に昇進し、同大学最年少の教授となった。 [ 7 ]フレデリック・ジョリオ=キュリーとイレーヌ・ジョリオ=キュリーが1934年に発表した人工放射能に関する研究に基づき、ローレンスは研究室で炭素13元素に高エネルギー陽子を照射することで窒素13同位体を発見した。 [ 14 ]マーティン・カメンやサミュエル・ルーベンを含むチームとともに、ローレンスはグラファイトに高エネルギー陽子を照射することで偶然炭素14同位体を発見した。 [ 15 ]ローレンスが教授になった翌日に大学総長になったロバート・ゴードン・スプラウルは、ボヘミアン・クラブの会員であり、1932年にローレンスの入会を後援した。このクラブを通じて、ローレンスはウィリアム・ヘンリー・クロッカー、エドウィン・ポーレー、ジョン・フランシス・ネイランと出会った。彼らは影響力のある人物で、ローレンスが高エネルギー核粒子の研究のための資金を得るのを助けた。素粒子物理学の発展から医学的応用が生まれるという大きな期待があり、これがローレンスが研究のために初期に得ることができた資金の多くにつながった。[ 17 ]
イェール大学在学中、ローレンスはイェール大学医学部長ジョージ・ブルーマーの4人の娘の長女メアリー・キンバリー(モリー)・ブルーマーと出会った。[ 18 ] [ 19 ]二人は1926年に初めて出会い、1931年に婚約し、[ 20 ] 1932年5月14日にコネチカット州ニューヘイブンのトリニティ教会で結婚した。[ 21 ]二人の間にはエリック、マーガレット、メアリー、ロバート、バーバラ、スーザンの6人の子供がいた。[ 18 ] [ 22 ]ローレンスは息子を、バークレーで最も親しい友人であった理論物理学者ロバート・オッペンハイマーにちなんでロバートと名付けた。 [ 23 ] [ 24 ] [ 25 ] 1941年、モリーの妹エルシーはエドウィン・マクミランと結婚した[ 20 ]。マクミランは後に1951年にグレン・T・シーボーグと共にノーベル化学賞を受賞することになる[ 26 ]。
ローレンスを国際的に有名にした発明は、紙ナプキンの切れ端に描かれたスケッチから始まった。1929年のある晩、図書館に座っていたローレンスは、ロルフ・ヴィデローの論文[27]に目を通し、図の1つに興味をそそられた[28]。それは、小さな「押し出し」を連続して行うことで高エネルギー粒子を生成する装置を描いたものだった。描かれた装置は、徐々に長くなる電極を使用して直線状に配置されていた[ 29 ] 。当時、物理学者たちは原子核の研究を始めていた。1919年、ニュージーランドの物理学者アーネスト・ラザフォードは、窒素にアルファ粒子を照射し、いくつかの原子核から陽子を叩き出すことに成功した。しかし、原子核は正の電荷を持ち、他の正に帯電した原子核を反発し、物理学者たちがようやく理解し始めたばかりの力によって強く結びついている。それらを破壊したり、崩壊させたりするには、数百万ボルトのオーダーのはるかに高いエネルギーが必要になるだろう。[ 30 ]

ローレンスは、そのような粒子加速器はすぐに大学の研究室には長すぎて扱いにくくなるだろうと考えた。加速器をよりコンパクトにする方法を考えたローレンスは、電磁石の極の間に円形の加速室を設置することにした。磁場は、交流電位に接続された2つの半円形電極の間を加速される荷電陽子を螺旋状の軌道に保持する。100回転ほどすると、陽子は高エネルギー粒子のビームとして標的に衝突する。ローレンスは、高電圧を使用せずに非常に高エネルギーの粒子を得る方法を発見したと興奮して同僚に伝えた。[ 31 ]彼は当初ニールス・エドレフセンと共同研究を行った。彼らの最初のサイクロトロンは真鍮、ワイヤー、封蝋で作られており、直径はわずか4インチ(10cm )で、片手で持つことができ、おそらく総額25ドル(2025年の600ドルに相当)だった。[ 22 ] [ 32 ]
ローレンスがこのアイデアを発展させるために必要としたのは、その作業を遂行できる有能な大学院生だった。エドレフセンは1930年9月に助教授に就任するために去り、ローレンスは彼の後任としてデイビッド・H・スローンとM・スタンレー・リビングストン[ 25 ]を任命し、それぞれウィデローの加速器とエドレフセンのサイクロトロンの開発に取り組ませた。両者とも独自の資金援助を受けていた。どちらの設計も実用的であることが証明され、1931年5月までにスローンの線形加速器はイオンを1 MeVまで加速することができた[ 33 ] 。リビングストンはより大きな技術的課題に直面したが、 1931年1月2日に11インチのサイクロトロンに1,800 Vを印加すると、80,000電子ボルトの陽子を回転させることができた。1週間後には3,000 Vで1.22 MeVを達成し、その構築に関する博士論文には十分すぎるほどだった[ 34 ] 。
繰り返しのパターンとなるが、最初の成功の兆しが見えるとすぐに、ローレンスは新しい、より大きな機械の計画を始めた。ローレンスとリビングストンは、 1932年初頭に27インチ(69cm )サイクロトロンの設計図を作成した。800ドルの11インチサイクロトロンの磁石は2トンあったが、ローレンスはパロアルトの廃品置き場で錆びていた80トンもの巨大な磁石を見つけた。これはもともと第一次世界大戦中に大西洋横断無線リンクの電源として作られたものだった。[ 35 ] [ 36 ]サイクロトロンによって、彼は強力な科学機器を手に入れたが、これは科学的発見には結びつかなかった。1932年4月、イギリスのキャベンディッシュ研究所のジョン・コッククロフトとアーネスト・ウォルトンは、リチウムに陽子を照射してヘリウムに変換することに成功したと発表した。必要なエネルギーは非常に低く、11インチサイクロトロンの能力の範囲内であることが判明した。このことを知ったローレンスはバークレーに電報を送り、コッククロフトとウォルトンの結果を検証するよう依頼した。適切な検出装置が不足していたため、チームが検証を完了するまでには9月までかかった。[ 37 ]
ローレンスの放射線研究所は、サイクロトロンの科学的利用よりもその開発に重点を置いていたため、重要な発見には至らなかったものの、ローレンスはますます大型化する装置によって、高エネルギー物理学の実験に必要な重要な機器を提供することができた。この装置を中心に、彼は1930年代に新分野である原子核物理学研究の世界有数の研究所を築き上げた。彼は1934年にサイクロトロンの特許を取得し[ 38 ]、それをローレンスの初期の研究の多くに資金を提供した民間財団であるリサーチ・コーポレーションに譲渡した[ 39 ] [ 40 ] 。
1936年2月、ハーバード大学の学長ジェームズ・B・コナントは、ローレンスとオッペンハイマーに魅力的なオファーを提示した。[ 41 ]カリフォルニア大学の学長ロバート・ゴードン・スプラウルは、条件を改善することで応えた。放射線研究所は1936年7月1日にカリフォルニア大学の正式な部門となり、ローレンスが正式に所長に任命され、常勤の副所長が置かれ、大学は研究活動のために年間2万ドル(2024年換算で35万ドルに相当)を提供することに同意した。[ 42 ]ローレンスはシンプルなビジネスモデルを採用した。「彼は物理学科の大学院生と若手教員、どんな報酬でも喜んで働く博士号取得者、そして無償で奉仕できるフェローシップ保持者と裕福な客員研究員で研究所を運営した。」[ 43 ]
バークレーの研究チームは、新しい27インチサイクロトロンを使用して、最近発見された重水素で照射したすべての元素が同じ範囲でエネルギーを放出することを発見しました。そのため、彼らは無限のエネルギーの可能性のある、これまで知られていなかった新しい粒子の存在を仮定しました。[ 44 ]ニューヨーク・タイムズのウィリアム・ローレンスは、ローレンスを「科学の新たな奇跡を起こす人」と評しました。[ 45 ]コッククロフトの招待で、ローレンスは1933年にベルギーで開催されたソルベー会議に出席しました。これは世界のトップ物理学者が定期的に集まる会議でした。ほとんど全員がヨーロッパ出身でしたが、ロバート・A・ミリカンやアーサー・コンプトンのような傑出したアメリカ人科学者が招待されることもありました。ローレンスはサイクロトロンについて発表するように依頼されました。[ 46 ]ローレンスの無限のエネルギーの主張は、ソルベーでは全く異なる反応を受けました。彼は、1932年に中性子を発見し、1935年にノーベル賞を受賞した物理学者、キャベンディッシュ研究所のジェームズ・チャドウィックから、容赦ない懐疑論に直面した。ローレンスの耳には見下したように聞こえるイギリス訛りで、チャドウィックはローレンスのチームが観察しているのは装置の汚染だと示唆した。[ 47 ]

ローレンスはバークレーに戻ると、チームを動員して結果を綿密に検討し、チャドウィックを納得させるのに十分な証拠を集めた。一方、キャベンディッシュ研究所では、ラザフォードとマーク・オリファントが、重水素が融合してヘリウム3を生成することを発見し、これがサイクロトロン研究者たちが観察した効果の原因であることを突き止めた。チャドウィックは汚染を観察していたという点で正しかっただけでなく、核融合というもう一つの重要な発見を見落としていた。[ 48 ]ローレンスはこれに対し、さらに大型のサイクロトロンの開発を推し進めた。27インチのサイクロトロンは1937年6月に37インチのサイクロトロンに取って代わられ、[ 49 ] 1939年5月には60インチのサイクロトロンに取って代わられた。これは鉄に照射するために使用され、6月に最初の放射性同位体を生成した。[ 50 ]
核物理学よりも、特に癌治療などの医療目的のために資金を集める方が容易だったため、ローレンスはサイクロトロンを医療研究に利用することを奨励した。ローレンスは、弟のジョンとカリフォルニア大学生理学部のイスラエル・ライオン・チャイコフと共に、治療目的での放射性同位体の使用に関する研究を支援した。リン32はサイクロトロンで容易に生成でき、ジョンはそれを使って真性多血症(血液疾患)に苦しむ女性を治療した。ジョンは1938年に37インチサイクロトロンで生成されたリン32を白血病のマウスの実験に使用した。彼は放射性リンが急速に増殖する癌細胞に集中することを発見した。これがヒト患者に対する臨床試験につながった。1948年の治療法の評価では、特定の状況下で寛解が起こることが示された。[ 51 ]ローレンスは中性子の医療利用にも期待していた。最初の癌患者は11月20日に60インチサイクロトロンから中性子療法を受けた。 [ 50 ]チャイコフは生化学反応のメカニズムを解明するために放射性トレーサーとして放射性同位体を使用する試験を実施した。[ 52 ]

ローレンスは1939年11月に「サイクロトロンの発明と開発、およびそれを用いて得られた結果、特に人工放射性元素に関する成果」によりノーベル物理学賞を受賞した。 [ 53 ]彼はバークレー大学で初めて、またサウスダコタ州出身者として初めてノーベル賞を受賞した人物であり、州立大学に在籍中にこの栄誉を受けた最初の人物でもあった。ノーベル賞授賞式は第二次世界大戦のため、1940年2月29日にカリフォルニア州バークレーの大学キャンパスにあるウィーラーホールの講堂で行われた。ローレンスはサンフランシスコ駐在スウェーデン総領事カール・E・ウォーラーステッドからメダルを受け取った。[ 54 ]ロバート・W・ウッドはローレンスに手紙を書き、「あなたはウランの大爆発の基礎を築いている…ノーベルもきっと賛成するだろう」と予言的に記した。 [ 55 ]
1940年3月、アーサー・コンプトン、ヴァネヴァー・ブッシュ、ジェームズ・B・コナント、カール・T・コンプトン、アルフレッド・リー・ルーミスはバークレーを訪れ、ローレンスが提案した4,500トンの磁石を備えた184インチのサイクロトロンについて話し合った。このサイクロトロンの建設費用は265万ドル(2024年換算で4,600万ドル)と見積もられていた。ロックフェラー財団はプロジェクト開始のために115万ドルを提供した。[ 56 ]
ヨーロッパで第二次世界大戦が勃発すると、ローレンスは軍事プロジェクトに深く関わるようになった。彼はMIT放射線研究所のスタッフ採用に尽力し、そこでアメリカの物理学者たちは、イギリスのマーク・オリファントのチームが発明した空洞マグネトロンを開発した。この新しい研究所の名前は、安全上の理由から、バークレーにあるローレンスの研究所から意図的にコピーされたものだった。彼はまた、ドイツの潜水艦を探知する技術を開発するための水中音響研究所のスタッフ採用にも関わった。一方、バークレーではサイクロトロンを使った研究が続けられていた。1940年12月、グレン・T・シーボーグとエミリオ・セグレは、60インチ(150cm )サイクロトロンを用いてウラン238に重水素を照射し、新元素ネプツニウム238を生成した。ネプツニウム238はベータ崩壊を起こしてプルトニウム238となった。その同位体の一つであるプルトニウム239は核分裂を起こすことができ、原子爆弾を作るもう一つの方法となった。[ 57 ] [ 58 ] [ 59 ]
ローレンスは、元素を発見した人物としては比較的低い地位である研究助手として、セグレに6か月間、月300ドルの給料で仕事を提供した。しかし、ローレンスはセグレがカリフォルニアで法的に身動きが取れない状態にあることを知ると、セグレの給料をさらに月116ドルに減額した。[ 60 ]カリフォルニア大学の理事会がセグレの外国籍を理由に彼の雇用を終了させようとしたとき、ローレンスはロックフェラー財団が支払う非常勤講師としてセグレを雇うことで彼を引き留めることに成功した。博士課程の学生である呉建雄(中国人)とケネス・ロス・マッケンジー(カナダ人)が卒業した際にも、同様の取り決めがなされた。[ 61 ]

1941年9月、オリファントはバークレーでローレンスとオッペンハイマーに会い、彼らはオリファントに新しい184インチ(4.7メートル)サイクロトロンの建設予定地を見せた。オリファントは、原子爆弾開発計画を提唱した英国MAUD委員会の勧告に従わなかったとして、アメリカ側を非難した。[ 62 ]ローレンスはすでに、核分裂性同位体ウラン235とウラン238を分離する問題、今日ではウラン濃縮として知られるプロセスについて考えていた。ウラン同位体の分離は、2つの同位体が化学的性質が非常に似ているため困難であり、わずかな質量差を利用して徐々に分離するしかなかった。質量分析計による同位体の分離は、オリファントが1934年にリチウムで開拓した技術であった。[ 63 ]
ローレンスは、古い37インチサイクロトロンを巨大な質量分析計に改造し始めた。[ 64 ]彼の推薦により、マンハッタン計画の責任者であるレスリー・R・グローブス・ジュニア准将は、オッペンハイマーをニューメキシコ州にあるロスアラモス研究所の所長に任命した。放射線研究所が電磁ウラン濃縮法を開発した一方で、ロスアラモス研究所は原子爆弾を設計・製造した。放射線研究所と同様に、カリフォルニア大学が運営していた。[ 65 ]
電磁同位体分離には、質量分析計とサイクロトロンという2つの実験機器を組み合わせたハイブリッド装置であるカルトロンと呼ばれる装置が使用された。その名前は「カリフォルニア大学のサイクロトロン」に由来する。[ 66 ] 1943年11月、バークレーのローレンスのチームは、オリファントを含む29人のイギリス人科学者によって強化された。[ 67 ] [ 68 ]
電磁プロセスでは、磁場が質量に応じて荷電粒子を偏向させた。[ 69 ]このプロセスは科学的に洗練されておらず、産業的にも効率的ではなかった。[ 70 ]気体拡散プラントや原子炉と比較すると、電磁分離プラントは希少な材料をより多く消費し、運転に多くの人員を必要とし、建設コストも高かった。それにもかかわらず、このプロセスは実証済みの技術に基づいているためリスクが少なく、承認された。さらに、段階的に建設でき、急速に産業規模に達することができた。[ 66 ]
テネシー州オークリッジにある電磁分離プラント(後にY-12と呼ばれる)の設計と建設の責任は、ストーン&ウェブスター社に割り当てられた。銀14,700トンを使用するカルトロンは、ミルウォーキーのアリス・チャルマーズ社で製造され、オークリッジに輸送された。設計では、アルファ・レーストラックと呼ばれる第1段階処理ユニット5基と、ベータ・レーストラックと呼ばれる最終処理ユニット2基が必要とされた。1943年9月、グローブス氏はアルファIIと呼ばれるレーストラック4基の建設を承認した。[ 71 ] 1943年10月に予定通りプラントの試験運転が開始されると、磁石の力で14トンの真空タンクがずれてしまい、よりしっかりと固定する必要があった。磁気コイルがショートし始めたとき、より深刻な問題が発生した。12月、グローブス氏は磁石を分解するように命じ、内部から大量の錆が見つかった。グローブスはその後、レーストラックを解体し、磁石を工場に送り返して洗浄するよう命じた。パイプや継手を洗浄するために、敷地内に酸洗工場が設置された。 [ 70 ]

テネシー・イーストマンがY-12の管理を任された。[ 72 ] Y-12は当初、ウラン235の含有量を13%から15%に濃縮し、最初の数百グラムを1944年3月にロスアラモス研究所に出荷した。[ 73 ]ウラン原料の5,825分の1だけが最終製品として出てきた。残りは製造過程で装置に飛び散った。精力的な回収努力により、1945年1月までにウラン235原料の10%まで生産量を増やすことができた。2月には、アルファ・レーストラックは新しいS-50熱拡散プラントからわずかに濃縮された(1.4%)原料の供給を受け始めた。翌月には、 K-25ガス拡散プラントから強化された(5%)原料の供給を受けた。1945年4月までに、K-25はベータ・トラックに直接供給できるほど十分に濃縮されたウランを生産していた。[ 73 ]
1945年7月16日、ローレンスはチャドウィックとチャールズ・A・トーマスと共に、最初の原子爆弾のトリニティ核実験を目撃した。その成功にローレンスほど興奮した者はほとんどいなかった。[ 74 ]機能する兵器を日本に対してどのように使用するかという問題が科学者たちの間で問題となった。オッペンハイマーは日本の指導者たちに新兵器の威力を見せつけることに反対したが、ローレンスは見せつけることが賢明だと強く感じていた。広島への原爆投下でウラン爆弾が予告なしに使用されたとき、ローレンスは自分の功績に大きな誇りを感じた。[ 75 ]
ローレンスはマンハッタン計画で改良型カルトロンが開発され、アルファIIIのレーストラックが建設されることを期待していたが、それらは非経済的であると判断された。[ 76 ]アルファトラックは1945年9月に閉鎖された。以前よりも性能は向上していたものの、[ 77 ] 1946年1月に稼働を開始したK-25と新しいK-27には太刀打ちできなかった。12月にはY-12工場が閉鎖され、テネシー・イーストマンの従業員数は8,600人から1,500人に削減され、 月200万ドルの節約となった。[ 78 ]放射線研究所の職員数は1945年5月の1,086人から年末までに424人に減少した。[ 79 ]
戦後、ローレンスは大規模な科学プログラムに対する政府の支援を求めて精力的に活動した。彼は大型機械と巨額の資金を必要とするビッグサイエンスの強力な擁護者であり、1946年にはマンハッタン計画に放射線研究所の研究のために200万ドル以上(2024年換算で2400万ドル)を要求した。グローブスは資金を承認したが、人口密度の高いバークレーに「ホット」放射線研究所を建設するというシーボーグの提案や、医療用同位体の製造に関するジョン・ローレンスの提案など、多くのプログラムを削減した。これは、このニーズは原子炉でより適切に満たすことができるためである。障害の一つは、戦時中の軍事義務を手放したがっていたカリフォルニア大学であった。ローレンスとグローブスは、スプラウルを説得して契約延長を受け入れることに成功した。[ 80 ] 1946年、マンハッタン計画はカリフォルニア大学の物理学に大学が支出した1ドルに対して7ドルを支出した。[ 81 ]
ローレンスは、同僚のほとんどにとって、数学的な思考をほとんど嫌悪しているように見えた。彼は複雑な物理問題に対して非常に独特な直感的なアプローチを取り、新しいアイデアを彼に説明する際には、状況を明確にするように見える微分方程式を書き出して問題を曖昧にしないようにすぐに学んだ。ローレンスは、数学的な詳細に煩わされたくないが、「問題の物理的な側面を説明してほしい」といった趣旨のことを言った。何年も彼の近くに住んでいても、彼はほとんど数学に疎いと思われていたが、その後、古典的な電気と磁気の数学における彼の能力がいかに完全に維持されているかを目の当たりにして、ハッとさせられることもあった。
184インチのサイクロトロンは、マンハッタン計画の戦時資金で完成しました。エド・マクミランの新しいアイデアを取り入れ、シンクロサイクロトロンとして完成しました。[ 83 ] 1946年11月13日に運転を開始しました。[ 84 ] 1935年以来初めて、ローレンスは実験に積極的に参加し、ユージン・ガードナーと共に、シンクロトロンで最近発見されたパイ中間子を作ろうと試みましたが、成功しませんでした。その後、セザール・ラッテスは、彼らが作った装置を使って1948年に負のパイ中間子を発見しました。[ 85 ]
国立研究所の責任は、1947年1月1日に新設された原子力委員会(AEC)に移管された。 [ 86 ]同年、ローレンスは自身のプロジェクトのために1500万ドル(2024年換算で1億6500万ドルに相当)を要求した。これには、新しい線形加速器と、後にベバトロンとして知られるようになる新しいギガ電子ボルトシンクロトロンが含まれていた。カリフォルニア大学によるロスアラモス研究所の運営契約は1948年7月1日に期限切れとなる予定で、理事会の一部のメンバーは、カリフォルニア州外の施設の運営責任を大学から取り除きたいと考えていた。交渉の結果、大学はロスアラモス国立研究所となった施設の契約をさらに4年間延長し、 1945年10月にオッペンハイマーの後任として所長に就任したノリス・ブラッドベリーを教授に任命することに同意した。その後まもなく、ローレンスは要求した資金をすべて受け取った。[ 87 ]

当時、彼はカリフォルニア大学バークレー校のクロマティックテレビジョンラボと共同で新しいタイプのカラーテレビ技術を発明した。[ 88 ]彼はこのプロジェクトのために開発した技術で複数の特許を取得した。[ 89 ]
フランクリン・ルーズベルトに投票したにもかかわらず、ローレンスは共和党員であり[ 90 ]、戦前にオッペンハイマーが放射線研究所の職員を組合化しようとした試みを強く反対し、それを「左翼的な活動」とみなしていた[ 91 ] 。ローレンスは政治活動は科学研究に費やすべき時間の無駄だと考え、放射線研究所には政治を持ち込まないことを好んだ[ 92 ] 。冷戦後のカリフォルニア大学の 冷え切った雰囲気の中で、ローレンスは下院非米活動委員会の行動を正当なものとして受け入れ、それを学問の自由や人権に関わる組織的な問題を示すものとは見なさなかった。彼は研究所の職員を守ろうとしたが、研究所の評判を守ることにはそれ以上に熱心だった[ 92 ] 。彼は大学の人事保安委員会によって調査されたロバート・サーバーのような放射線研究所の職員を弁護せざるを得なかった。いくつかのケースでは、職員を支持する人物証明書を発行した。しかし、ローレンスはロバート・オッペンハイマーの弟フランクを放射線研究所から締め出し、ロバートとの関係を損なった。[ 93 ]カリフォルニア大学での激しい忠誠宣誓運動も教員の離職につながった。[ 94 ]ロバート・オッペンハイマーのセキュリティクリアランスを取り消すための公聴会が開かれた際、ローレンスは病気を理由に出席を拒否したが、オッペンハイマーを批判する彼の発言が記録された議事録が彼の不在中に提出された。ローレンスが築き上げた創造的で協力的な研究所は、政治的緊張から生じた悪感情と不信感によって損なわれた。[ 92 ]
ローレンスは、 1949年8月のソ連による初の核実験に危機感を抱いた。適切な対応は、より強力な核兵器、すなわち水素爆弾の開発に全力を注ぐことだと彼は結論づけた。[ 95 ]彼は、爆弾に必要なトリチウム、そしてより困難なプルトニウム(こちらははるかに高いエネルギーが必要となる)を生成するために必要な中性子を生成するために、原子炉の代わりに加速器を使用することを提案した。 [ 96 ]彼はまず、700万ドルの試作型25MeV線形加速器であるMark I(コードネーム:Materials Test Accelerator (MTA))の建設を提案した。[ 96 ] [ 97 ]彼はすぐに、劣化ウラン238からトリチウムまたはプルトニウムを生成できる、Mark IIと呼ばれるさらに大型の新しいMTAについて語り始めた。セルバーとセグレは、それが非現実的である技術的な問題を説明しようとしたが無駄だった。ローレンスは、彼らが非愛国的であると感じた。[ 98 ] [ 99 ]
ローレンスは、エドワード・テラーがカリフォルニア州リバモアにMTAマークIとともに設置することを提案した第二核兵器研究所建設運動を強く支持した。ローレンスとテラーは、それを望まなかった原子力委員会や、断固として反対したロスアラモス国立研究所だけでなく、シカゴの方がより適切な場所だと考える支持者たちとも議論しなければならなかった。[ 100 ]リバモアの新研究所は1952年7月17日にようやく承認されたが、マークII MTAは中止された。この時点で、原子力委員会はマークIに4500万ドルを費やしており、マークIは稼働を開始していたが、主に核兵器計画用のポロニウム製造に使用されていた。一方、ブルックヘブン国立研究所のコスモトロンは1GeVのビームを生成していた。[ 101 ]
ローレンスは、戦後間もない時期に米国の攻撃用放射性兵器計画を強く支持していた。彼は、そのさらなる研究を勧告する臨時の原子力委員会の委員を務め、他の委員に対し、より確立された化学兵器や生物兵器の分野と比較しないよう強く求めた。また、原子兵器に対するタブーのような類似物が存在しないことも利点の一つだと主張した。ローレンスは、最終的にタンタル182として選ばれた兵器化同位体のために、計画専用の「20基か30基」の生産用原子炉群を提案した。これは、当時核兵器用のプルトニウム239とポロニウム210の生産に使われていたB原子炉に取って代わるものだった。 [ 102 ]
ローレンスはノーベル賞に加えて、 1937年にエリオット・クレソン・メダルとヒューズ・メダル、1938年にコムストック物理学賞、1940年にダデル・メダルと賞、 1942年にホーリー・メダル、 1946年に功労勲章、1951年にウィリアム・プロクター賞、1952年にファラデー・メダル[ 103 ]、1957年に原子力委員会からエンリコ・フェルミ賞を受賞しました[ 104 ]。 1934年には米国科学アカデミー会員[ 105 ]に、1937年にはアメリカ芸術科学アカデミーとアメリカ哲学協会会員に選出されました[ 106 ] [ 107 ] 。 1948年にはレジオンドヌール勲章オフィシエに叙されました[ 1937 ] 。 103 ]そして1958年に米国陸軍士官学校からシルバナス・セイヤー賞を初めて受賞した。[ 108 ]
1958 年 7 月、ドワイト D. アイゼンハワー大統領は、ソ連との部分的核実験禁止条約の交渉を支援するため、ローレンスにスイスのジュネーブへ来るよう要請した。原子力委員会のルイス・ストラウス委員長は、ローレンスの参加を強く推していた。二人は水素爆弾の開発を主張し、ストラウスは 1939 年にローレンスのサイクロトロンの資金調達を支援していた。ローレンスは核実験の継続を支持していることで知られていたため、ストラウスはジュネーブ代表団にローレンスが参加することを強く望んでいた。[ 109 ]慢性潰瘍性大腸炎の重篤な発作に苦しんでいたにもかかわらず、ローレンスは行くことを決めたが、ジュネーブ滞在中に体調を崩し、スタンフォード大学の病院に緊急搬送された。[ 110 ]外科医は彼の大腸の大部分を切除したが、動脈の 1 つに重度の動脈硬化症があるなど、他の問題も発見した。 [ 111 ]彼は1958年8月27日、57歳の誕生日から19日後にパロアルト病院で亡くなった。[ 5 ] [ 112 ]モリーは公葬を望まなかったが、バークレーの第一会衆派教会での追悼式には同意した。カリフォルニア大学総長のクラーク・カーが弔辞を述べた。[ 111 ]
ローレンスの死後間もなく、カリフォルニア大学の評議員会は、同大学の2つの原子力研究施設をローレンスにちなんで改名することを決議した。ローレンス・リバモア国立研究所とローレンス・バークレー国立研究所である。[ 114 ] 1959年には、彼の功績を称えてアーネスト・オーランド・ローレンス賞が設立された。 [ 115 ] 1961年にローレンス・バークレー国立研究所で発見された化学元素番号103は、彼にちなんでローレンシウムと名付けられた。[ 116 ] 1968年には、彼の功績を称えてローレンス科学館が一般向けの科学教育センターとして設立された。[ 117 ]彼の論文は、カリフォルニア大学バークレー校のバンクロフト図書館に所蔵されている。 [ 118 ]
1980年代、ローレンスの未亡人は、ローレンスが開発に携わった核兵器に重点を置くローレンス・リバモア研究所から夫の名前を削除するようカリフォルニア大学理事会に何度か請願したが、毎回却下された。[ 119 ] [ 120 ] [ 121 ] [ 122 ]彼女は夫より44年以上長生きし、 2003年1月6日にカリフォルニア州ウォールナットクリークで92歳で亡くなった。[ 18 ] [ 19 ]
ジョージ・B・カウフマンは次のように書いている。
彼以前は、「小さな科学」は主に、ささやかな手段で小規模に活動する個人によって行われていた。彼以降、大規模な産業、特に政府による人的資源と資金の投入により、大規模な研究チームによって行われる「大きな科学」が国民経済の主要な部分となった。[ 123 ]
ローレンスは、クリストファー・ノーラン監督の2023年の映画『オッペンハイマー』でジョシュ・ハートネットによって演じられている。[ 124 ]
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