劳伦斯的回旋加速器

博物馆的礼品商店经常卖漂亮的抛光亚扪人,一个家庭的化石与扁平的螺旋壳软体动物。但他们完全美似乎只有当你观察他们的现代后裔,鹦鹉螺,举动喷射的水喷射的外端螺旋。

在某种程度上,鹦鹉螺是一种比喻为20世纪最伟大的科学发明之一:回旋。背后的想法这样的粒子加速器开始使用镭发出的α粒子与欧内斯特·卢瑟福发现原子核和氮原子分裂。但到1927年,很明显,这些粒子的能量不够高他的需求,他渴望大量的原子和电子的个体能量远远超越α和β粒子的放射性的身体。他的同事们很快。

也许这一切是需要加速带电粒子是一个很大的电压。在剑桥,英国,约翰·科克罗夫特和欧内斯特·沃尔顿精心设计电压倍增器,一系列大规模的电容器与电子整流器,能发射质子800 kev真空管。在美国,罗伯特·范德格拉夫用传送带传输电荷到球面绝缘子(必威体育 红利账户,2011年10月,p70),实现更高的电压。

未知的两组,物理学家古斯塔夫伊辛想象不同的东西。如果带电粒子可以通过一系列的加速先后推动?挪威博士生Rolf Wideroe建造原型启发伊辛的主意。他排队三个交替在真空管内管状电极,在远端与目标。粒子穿过第一管将加速进入第二;电极的电位再次切换,粒子被加速到第三层管。这是第一直线加速器,钠离子和钾离子加速到50凯文。如果美丽的设计是,你不需要一个大电压,摩擦是终极的能量粒子的长度取决于你的实验室。

Wideroe的论文引起了欧内斯特•劳伦斯的注意,当时讲师在加州伯克利校园几乎不为人所知,谁建立了光电效应的动力学与杰西梁(必威体育 红利账户,2016年2月,p39)。建立自己的加速器,劳伦斯聘请了大卫·斯隆,通用电气(General Electric)研究实验室的物理学家在纽约。劳伦斯的想法是完全不同的:如果带电粒子在磁场中移动,他们转而进入轨道。轨道的频率将独立于粒子的能量;只有半径会改变。因此加速粒子会遵循一个螺旋路径内的设备,可以喷出水推进鹦鹉螺。

这个缩略图描述完全忽略了凶猛的工作强度:70小时周是最低限度。无尽的时间花加工、焊接和测试组件,从零开始构建真空泵和设计电子控制设备;这上面做物理。劳伦斯打算达到1兆电子伏能量,利文斯顿开始构建一个11英寸乐器,现在用Ds之间潜在的来回振荡驱动粒子更高的速度。

正如劳伦斯和利文斯顿准备他们的第一个真正的核试验,科克罗夫特和沃尔顿宣布他们分手锂。这引发了劳伦斯扩大他的团队,英国组合的工作重复使用桌面设备,成本只有几百美元。随着团队推向未知的核科学仪器的稳步扩大,最终达到一个巨大的184英寸,100伏。

首批现在核医学的中心,生产同位素和光束成像和放射治疗。他们也一直在生产新元素的关键;首批被用来合成比较,填补关键洞元素周期表,埃米利奥·塞格雷和钼的样品中发现锝劳伦斯实验室(碳14样本实验室也至关重要的梅尔文卡尔文和光合作用的生物化学)的安德鲁•本森的跟踪。

今天劳伦斯是记忆的“大科学”的父亲。然而他的工作始于科学亚扪人,几乎可以被关押在一只手的手掌。从设备无数想法螺旋向外,剥离多个科学革命。

确认

我感激史蒂芬D价格,乔恩·巴特沃斯和苏西Sheehy建议和修正。