欧内斯特·劳伦斯（综述）

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　　 欧内斯特·奥兰多·劳伦斯（Ernest Orlando Lawrence，1901 年 8 月 8 日 – 1958 年 8 月 27 日）是美国的加速器物理学家，因发明回旋加速器而获得 1939 年诺贝尔物理学奖。他因在曼哈顿计划中进行铀同位素分离的工作而闻名，也因创办了劳伦斯伯克利国家实验室和劳伦斯利物浦国家实验室而著名。

　　 劳伦斯毕业于南达科他大学和明尼苏达大学，1925 年在耶鲁大学获得物理学博士学位。1928 年，他被聘为加利福尼亚大学伯克利分校的物理学副教授，并在两年后成为该校最年轻的正教授。在某个晚上，他在图书馆里看到了一个产生高能粒子的加速器示意图，这引起了他的兴趣。他思考如何将其做得更加紧凑，最终想出了一个思路，即将加速室设计成一个圆形，置于电磁铁的两极之间。由此诞生了第一台回旋加速器。

　　 劳伦斯随后建造了一系列越来越大、成本越来越高的回旋加速器。他的辐射实验室在 1936 年成为加利福尼亚大学的一个官方部门，劳伦斯担任其主任。除了回旋加速器在物理学中的应用，劳伦斯还支持其在放射性同位素医学应用研究中的使用。在第二次世界大战期间，劳伦斯在辐射实验室开发了电磁同位素分离技术。该技术使用了被称为 “卡鲁特朗” 的装置，这是一种结合了标准实验室质谱仪和回旋加速器的混合型设备。在田纳西州橡树岭建造了一个巨大的电磁分离工厂，后来被称为 Y-12。这个过程效率低下，但它成功地实现了目标。

　　 战后，劳伦斯广泛倡导政府资助大型科学项目，并且是 “大科学” 理念的有力支持者，这一理念要求大型机器和大量资金。劳伦斯强烈支持爱德华·泰勒争取建立第二个核武器实验室的运动，这个实验室最终设在加利福尼亚州利物浦。劳伦斯去世后，加利福尼亚大学的理事会将劳伦斯利物浦国家实验室和劳伦斯伯克利国家实验室以他的名字命名。化学元素 103 号被命名为劳伦素，以表彰他在 1961 年伯克利发现这一元素。

1. 早年生活

　　 欧内斯特·奥兰多·劳伦斯于 1901 年 8 月 8 日出生在南达科他州的坎顿。他的父母卡尔·古斯塔夫斯（1871–1954）和冈达·雷吉娜（原姓雅各布森）（1874–1959）均为挪威移民的后代，他们在坎顿的一所高中教授课程，劳伦斯的父亲还担任该校的校长。他有一个弟弟约翰·H·劳伦斯，后来成为一名医生，并在核医学领域开创了先河。在成长过程中，他最好的朋友是梅尔·图夫，这位朋友后来也成为了一位杰出的物理学家。

　　 劳伦斯就读于坎顿和皮埃尔的公立学校，然后进入明尼苏达州北菲尔德的圣奥拉夫学院，但在一年后转学到南达科他州的南达科他大学。他于 1922 年获得化学学士学位，1923 年在明尼苏达大学获得物理学硕士（M.A.）学位，导师是威廉·弗朗西斯·格雷·斯旺。作为硕士论文，劳伦斯设计了一种实验装置，通过磁场旋转一个椭球体。

　　 劳伦斯跟随斯旺先后进入芝加哥大学和耶鲁大学，最终在耶鲁大学完成了他的物理学博士（PhD）学位，获得国家研究员奖学金，并于 1925 年撰写了关于钾蒸气光电效应的博士论文。他被选为 Sigma Xi 会员，并在斯旺的推荐下，获得了国家研究委员会的奖学金。与当时通常前往欧洲不同，他选择留在耶鲁大学，继续作为研究员与斯旺合作。

　　 在与弗吉尼亚大学的杰西·比姆斯合作后，劳伦斯继续研究光电效应。他们证明了光电子在光子撞击光电表面后的 $2 \times10^{-9}$ 秒内就会出现——这接近当时的测量极限。通过快速开关光源来缩短发射时间，使得发射的能量谱变得更宽，符合维尔纳·海森堡的不确定性原理。

2. 早期职业生涯

　　 1926 年和 1927 年，劳伦斯分别收到来自华盛顿大学和加利福尼亚大学的助理教授职位邀请，年薪为 3,500 美元（相当于 2024 年的 63,400 美元）。耶鲁大学迅速匹配了这个职位，但年薪为 3,000 美元。劳伦斯选择留在更具声望的耶鲁大学，但由于他从未担任过讲师，部分同事对此职位表示不满，许多人认为这并未能弥补他南达科他移民背景的不足。

　　 1928 年，劳伦斯被聘为加利福尼亚大学的物理学副教授，两年后成为正教授，成为该校最年轻的教授。基于弗雷德里克和伊莲娜·居里于 1934 年发表的关于人工放射性的研究成果，劳伦斯通过在他的实验室中用高能质子轰击碳-13 元素，发现了氮-13 同位素。他和他的团队，包括马丁·卡门和塞缪尔·鲁本，在用高能质子轰击石墨时意外发现了碳-14 同位素。罗伯特·戈登·斯普劳尔在劳伦斯成为教授的第二天成为了加利福尼亚大学的校长，他是博希米亚俱乐部的成员，并在 1932 年赞助了劳伦斯加入该俱乐部。通过这个俱乐部，劳伦斯结识了威廉·亨利·克罗克、埃德温·保利和约翰·弗朗西斯·内兰。这些有影响力的人物帮助他为他的核粒子研究筹集资金。人们对粒子物理学的医学应用充满了巨大的期望，这也促成了劳伦斯能够获得早期研究资金的大部分来源。

　　 在耶鲁大学时，劳伦斯遇到了玛丽·金伯利（莫莉）·布鲁默，她是耶鲁大学医学院院长乔治·布鲁默的四个女儿中的长女。他们于 1926 年初次见面，并于 1931 年订婚，1932 年 5 月 14 日，在康涅狄格州纽黑文的三一教堂举行了婚礼。他们育有六个孩子：埃里克、玛格丽特、玛丽、罗伯特、芭芭拉和苏珊。劳伦斯将他的儿子罗伯特命名为以纪念他的亲密朋友、理论物理学家罗伯特·奥本海默，后者在伯克利与他关系深厚。1941 年，莫莉的妹妹埃尔西与埃德温·麦克米兰结婚，麦克米兰后来与格伦·T·希博格一起获得了 1951 年诺贝尔化学奖。

3. 回旋加速器的开发

发明

　　 使劳伦斯声名鹊起的发明，起初仅是一个草图，画在一张纸餐巾上。1929 年某个晚上，劳伦斯在图书馆里翻阅一篇罗尔夫·维德尔厄的期刊文章时，被其中的一幅图示吸引。这幅图描绘了一种通过一系列小的 “推动” 来产生高能粒子的装置。图中的装置按直线排列，使用越来越长的电极。当时，物理学家们开始探索原子核。1919 年，新西兰物理学家欧内斯特·拉塞福德将阿尔法粒子射入氮原子，成功地将一些核中的质子撞击出来。但是，原子核带有正电荷，会排斥其他带正电的原子核，并且它们通过物理学家刚开始理解的力紧密结合在一起。要打破它们、使它们解体，需要更高的能量，达到数百万伏特的级别。

　　 劳伦斯意识到，这种粒子加速器很快就会变得过长且难以操作，不适合他的大学实验室。在思考如何使加速器更紧凑时，劳伦斯决定将一个圆形加速室放置在电磁铁的两极之间。磁场会将带电的质子保持在螺旋路径上，同时它们在两个连接到交变电压的半圆形电极之间加速。经过大约一百圈，质子将以高能粒子束的形式撞击靶标。劳伦斯兴奋地告诉同事们，他发现了一种方法，可以在不使用任何高电压的情况下获得非常高能量的粒子。他最初与尼尔斯·埃德尔夫森合作。他们的第一个回旋加速器是用黄铜、金属丝和密封蜡制成的，直径只有四英寸（10 厘米）——可以用一只手拿着，成本大约为 25 美元（相当于 2024 年的 600 美元）。

　　 为了发展这一想法，劳伦斯需要有能力的研究生来进行工作。埃德尔夫森于 1930 年 9 月离开，去担任助理教授，劳伦斯用大卫·H·斯洛恩和 M·斯坦利·李文斯顿替代了他，分别让他们着手开发维德尔厄的加速器和埃德尔夫森的回旋加速器。两人都有自己的资金支持。这两种设计都证明是可行的，到 1931 年 5 月，斯洛恩的线性加速器已能够将离子加速到 1 MeV。李文斯顿面临更大的技术挑战，但当他在 1931 年 1 月 2 日对他的 11 英寸回旋加速器施加 1,800 伏特电压时，他成功让 80,000 电子伏的质子旋转起来。一周后，他使用 3,000 伏特电压达到了 1.22 MeV，这远远足够支撑他关于回旋加速器构建的博士论文。

发展

　　 在接收到成功的初步信号后，劳伦斯开始规划一台更大、更强的机器，这成了一个反复出现的模式。1932 年初，劳伦斯和李文斯顿设计了一台 27 英寸（69 厘米）的回旋加速器。800 美元的 11 英寸回旋加速器所用的磁铁重达 2 吨，但劳伦斯在帕洛阿尔托的一个废品堆场里发现了一个原本用于第一次世界大战时支撑跨大西洋无线电连接的巨大 80 吨磁铁，用于 27 英寸回旋加速器。在这个回旋加速器中，劳伦斯拥有了一种强大的科学仪器，但这并未转化为科学发现。1932 年 4 月，约翰·科克罗夫特和欧内斯特·沃尔顿在英国剑桥大学的卡文迪许实验室宣布，他们用质子轰击锂并成功将其转变为氦。所需的能量非常低——完全在 11 英寸回旋加速器的能力范围内。得知此事后，劳伦斯向伯克利发了一封电报，要求验证科克罗夫特和沃尔顿的实验结果。该团队直到 9 月才完成验证，主要由于缺乏足够的探测设备。

　　 尽管重要的发现继续与劳伦斯的辐射实验室擦肩而过，主要是因为实验室专注于回旋加速器的发展而非其科学用途，但通过他日益增大的机器，劳伦斯能够为高能物理实验提供至关重要的设备。围绕这一设备，他建立了世界上最顶尖的核物理学研究实验室，这个实验室在 1930 年代成为了核物理新领域的领先研究中心。他于 1934 年获得了回旋加速器的专利，并将其转让给了研究公司，这是一个资助劳伦斯早期大部分工作的私人基金会。

　　 1936 年 2 月，哈佛大学校长詹姆斯·B·科南特向劳伦斯和奥本海默提出了有吸引力的邀请。加利福尼亚大学校长罗伯特·戈登·斯普劳尔通过改善条件作出回应。1936 年 7 月 1 日，辐射实验室成为加利福尼亚大学的一个官方部门，劳伦斯正式被任命为其主任，配有全职副主任，且大学同意每年拨出 20,000 美元用于实验室的研究活动（相当于 2023 年的 350,000 美元）。劳伦斯采用了一个简单的商业模式：“他用物理系的研究生和初级教职员工、愿意为任何薪水工作的刚获得博士学位的人、以及能无偿服务的奖学金获得者和富有的客人来为实验室配备人员。”

反响

　　 利用新建的 27 英寸回旋加速器，伯克利的团队发现，他们用新发现的氘轰击的每种元素都会释放能量，而且释放的能量在相同的范围内。因此，他们推测存在一种新的、迄今未知的粒子，可能是源源不断的能量来源。纽约时报的威廉·劳伦斯将劳伦斯描述为 “科学界的新奇迹工作者”。应科克罗夫特的邀请，劳伦斯参加了 1933 年在比利时召开的索尔维大会。这是全球顶级物理学家的定期聚会，几乎所有与会者都来自欧洲，但偶尔像罗伯特·A·米利肯或阿瑟·康普顿这样的杰出美国科学家会被邀请参加。劳伦斯被邀请在会上展示回旋加速器的研究成果。

　　 劳伦斯关于无尽能源的主张在索尔维大会上得到了截然不同的反响。他遭遇了来自卡文迪许实验室的詹姆斯·查德威克的强烈怀疑。查德威克是 1932 年发现中子并因此获得 1935 年诺贝尔奖的物理学家。查德威克用一种带有轻蔑语气的英国口音对劳伦斯说，他认为劳伦斯的团队所观察到的现象是他们的仪器遭到污染。

　　 当劳伦斯回到伯克利时，他动员团队仔细检查结果，收集足够的证据以说服查德威克。与此同时，在卡文迪许实验室，拉塞福德和马克·奥利凡特发现，氘与氘发生聚变形成氦-3，这正是回旋加速器团队所观察到的现象。查德威克不仅正确地指出他们所观察到的是仪器污染，此外，他们还忽视了另一个重要发现——核聚变的现象。劳伦斯的回应是继续推动更大回旋加速器的建设。27 英寸回旋加速器于 1937 年 6 月被一台 37 英寸回旋加速器取代，随后在 1939 年 5 月，37 英寸回旋加速器又被 60 英寸回旋加速器取代。该加速器用于轰击铁，并于 6 月首次产生了放射性同位素。

　　 由于为医学用途筹集资金，特别是癌症治疗，通常比为核物理研究筹集资金更容易，劳伦斯鼓励将回旋加速器用于医学研究。劳伦斯与他的弟弟约翰和加利福尼亚大学生理学系的以色列·莱昂·查伊科夫合作，支持使用放射性同位素进行治疗用途的研究。磷-32 在回旋加速器中易于产生，约翰利用它治愈了一位患有多血症的女性，这是一种血液疾病。约翰还在 1938 年使用 37 英寸回旋加速器产生的磷-32，对患有白血病的小鼠进行测试。他发现，放射性磷集中在快速生长的癌细胞中。这一发现随后导致了对人类患者的临床试验。1948 年对这种治疗方法的评估显示，在某些情况下确实出现了缓解。劳伦斯还希望中子能够用于医学治疗。第一位癌症患者于 11 月 20 日接受了来自 60 英寸回旋加速器的中子治疗。查伊科夫进行了一项实验，使用放射性同位素作为放射性示踪剂，以探索生化反应的机制。

　　 劳伦斯于 1939 年 11 月因 “发明和发展回旋加速器以及利用其获得的成果，特别是在人工放射性元素方面的成就” 而获得诺贝尔物理学奖。他是伯克利大学的第一位诺贝尔奖得主，也是南达科他州的第一位诺贝尔奖得主，同时也是在公立大学工作期间获得此荣誉的第一人。由于第二次世界大战，诺贝尔颁奖典礼于 1940 年 2 月 29 日在加利福尼亚伯克利的惠勒大厅举行。劳伦斯从瑞典驻旧金山总领事卡尔·E·瓦勒斯特德手中接过了奖章。罗伯特·W·伍德写信给劳伦斯，并预见性地写道：“当你为铀的灾难性爆炸奠定基础时……我相信诺贝尔先生一定会赞同。”

　　 1940 年 3 月，阿瑟·康普顿、范尼瓦尔·布什、詹姆斯·B·科南特、卡尔·T·康普顿和阿尔弗雷德·李·卢米斯前往伯克利，讨论劳伦斯关于建设一台 184 英寸回旋加速器的提议，该加速器将配备一台估计重达 4,500 吨的磁铁，预计成本为 265 万美元（相当于 2023 年的 4,500 万美元）。洛克菲勒基金会为该项目提供了 115 万美元的启动资金。

4. 第二次世界大战与曼哈顿计划

辐射实验室

　　 在欧洲爆发第二次世界大战后，劳伦斯被卷入了军事项目。他帮助为麻省理工学院辐射实验室招募人员，该实验室的美国物理学家开发了由马克·奥利凡特团队在英国发明的腔体磁控管。新实验室的名字故意模仿了劳伦斯在伯克利的实验室，以出于安全考虑。他还参与了为水下声学实验室招募人员的工作，以开发侦测德国潜艇的技术。与此同时，伯克利的回旋加速器工作继续进行。1940 年 12 月，格伦·T·希博格和埃米利奥·塞格雷使用 60 英寸（150 厘米）回旋加速器，用氘轰击铀-238，产生了一种新元素——海王星-238，该元素通过β衰变形成钚-238。其同位素钚-239 能够发生核裂变，这为制造原子弹提供了另一种途径。

　　 劳伦斯向塞格雷提供了一份研究助理的工作——对于发现了一个元素的人来说，这个职位相对较低，薪水为每月 300 美元，期限为六个月。然而，当劳伦斯得知塞格雷因法律原因被困在加利福尼亚时，他将塞格雷的工资进一步减少至每月 116 美元。当加利福尼亚大学的理事会因塞格雷是外国国籍而试图终止其工作时，劳伦斯设法通过将塞格雷聘为由洛克菲勒基金会资助的兼职讲师来保留他。当塞格雷的博士生吴健雄（中国国籍）和肯尼斯·罗斯·麦肯齐（加拿大国籍）毕业时，劳伦斯也为他们做出了类似的安排，以便他们能继续留在实验室工作。

　　 1941 年 9 月，奥利凡特在伯克利与劳伦斯和奥本海默会面，他们向他展示了新建的 184 英寸（4.7 米）回旋加速器的选址。奥利凡特反过来批评美国人未能落实英国 MAUD 委员会的建议，该委员会提议开发原子弹项目。劳伦斯已经考虑过分离裂变同位素铀-235 与铀-238 的问题，这一过程今天被称为铀浓缩。分离铀同位素非常困难，因为这两种同位素具有几乎相同的化学性质，只能通过它们微小的质量差异逐渐分离。使用质谱仪分离同位素是奥利凡特在 1934 年通过对锂的研究开创的技术。

　　 劳伦斯开始将他旧的 37 英寸回旋加速器改造成一个巨大的质谱仪。根据他的建议，曼哈顿计划的负责人莱斯利·R·格罗夫斯准将军任命奥本海默为新墨西哥州洛斯阿拉莫斯实验室的负责人。与此同时，辐射实验室开发了电磁铀浓缩过程，洛斯阿拉莫斯实验室则设计并建造了原子弹。与辐射实验室一样，洛斯阿拉莫斯实验室由加利福尼亚大学管理。

　　 电磁同位素分离使用了名为 “卡鲁特朗” 的装置，它是质谱仪和回旋加速器这两种实验室仪器的混合体。这个名字来源于 “加利福尼亚大学回旋加速器”（California university cyclotrons）。1943 年 11 月，劳伦斯的伯克利团队增加了 29 名英国科学家，其中包括奥利凡特。

　　 在电磁过程中，磁场根据质量偏转带电粒子。这个过程既不科学优雅，也不具有工业效率。与气体扩散工厂或核反应堆相比，电磁分离工厂需要消耗更多稀缺材料，操作需要更多劳动力，建设成本也更高。然而，仍然批准了这一过程，因为它基于成熟的技术，因此代表了较小的风险。而且，它可以分阶段建造，并能迅速达到工业化生产能力。

橡树岭

　　 位于田纳西州橡树岭的电磁分离工厂的设计和建设责任被分配给了 Stone & Webster 公司。卡鲁特朗使用了 14,700 吨银，由密尔沃基的 Allis-Chalmers 公司制造，并运送到橡树岭。设计要求包括五个第一阶段处理单元，称为 Alpha 赛道，以及两个最终处理单元，称为 Beta 赛道。1943 年 9 月，格罗夫斯批准建设另外四个赛道，称为 Alpha II。当工厂按计划于 1943 年 10 月启动进行测试时，由于磁铁的强大力量，14 吨的真空罐发生了对准偏差，必须将其更加牢固地固定。更严重的问题出现在磁线圈开始短路时。12 月，格罗夫斯命令打开一个磁铁，发现里面满是铁锈。随后，格罗夫斯命令拆除赛道，并将磁铁送回工厂进行清洁。现场建立了一个酸洗厂，用于清洁管道和配件。

　　 田纳西东曼公司被聘请来管理 Y-12。Y-12 最初将铀-235 的浓度提高到 13%到 15%之间，并在 1944 年 3 月将最初几百克的铀运送到洛斯阿拉莫斯实验室。最终产品的铀含量是铀原料的五千八百二十五分之一。其余的铀则被分散到过程中的设备上。经过艰苦的回收努力，到了 1945 年 1 月，铀-235 的产量达到了铀原料的 10%。到 2 月，Alpha 赛道开始接收来自新的 S-50 热扩散厂的轻度浓缩（1.4%）铀。下个月，它开始接收来自 K-25 气体扩散厂的增强型（5%）铀。到 1945 年 4 月，K-25 开始生产足够浓缩的铀，直接供给 Beta 赛道使用。

　　 1945 年 7 月 16 日，劳伦斯与查德威克和查尔斯·A·托马斯一起观察了第一颗原子弹的三位一体核试验。没有人比劳伦斯对其成功更加兴奋。如何将这种现在已具备功能的武器用于日本成为科学家们讨论的问题。虽然奥本海默主张不向日本领导人展示新武器的威力，劳伦斯则坚信进行展示是明智的。当铀弹在没有预警的情况下被用于广岛的原子弹轰炸时，劳伦斯为自己的成就感到无比自豪。

　　 劳伦斯希望曼哈顿计划能开发出改进版的卡鲁特朗，并建设 Alpha III 赛道，但这些被认为是经济上不可行的。Alpha 赛道在 1945 年 9 月关闭。尽管它们的表现达到了历史最佳水平，但仍无法与 K-25 和新建的 K-27 竞争，后者在 1946 年 1 月开始运行。12 月，Y-12 工厂关闭，田纳西东曼公司的员工从 8600 人减少到 1500 人，每月节省了 200 万美元。辐射实验室的员工数量也从 1945 年 5 月的 1086 人下降到年底的 424 人。

5. 战后职业生涯

大科学

　　 战后，劳伦斯广泛倡导政府资助大型科学项目。他是 “大科学” 的有力支持者，倡导大机器和大资金的需求。1946 年，他向曼哈顿计划申请了超过 200 万美元的资金，用于辐射实验室的研究（相当于 2023 年的 2400 万美元）。格罗夫斯批准了这笔资金，但削减了多个项目，包括希博格关于在人口密集的伯克利建立 “热” 辐射实验室的提议，以及约翰·劳伦斯关于生产医学同位素的提议，因为现在可以通过核反应堆更好地满足这一需求。一个障碍是加利福尼亚大学，该校急于解除其战时的军事责任。劳伦斯和格罗夫斯成功说服斯普劳尔接受合同延期。1946 年，曼哈顿计划在加利福尼亚大学的物理学研究上的投入是大学自身支出的七倍。

　　 184 英寸回旋加速器是用曼哈顿计划的战时资金完成的。它融合了埃德·麦克米兰的新思路，并以同步回旋加速器的形式完成。它于 1946 年 11 月 13 日开始运行。自 1935 年以来，劳伦斯首次积极参与实验，与尤金·加德纳合作，尝试利用同步加速器创造最近发现的π介子，但未能成功。然后，塞萨尔·拉特斯使用他们创造的装置，在 1948 年发现了负π介子。

　　 国家实验室的管理责任于 1947 年 1 月 1 日移交给新成立的原子能委员会（AEC）。同年，劳伦斯请求为他的项目拨款 1,500 万美元（相当于 2023 年的 1.61 亿美元），这些项目包括一个新的线性加速器和一个新的吉电子伏同步加速器，后来被称为贝伐特龙。加利福尼亚大学管理洛斯阿拉莫斯实验室的合同将于 1948 年 7 月 1 日到期，部分董事会成员希望将大学从管理加利福尼亚州以外的实验室的责任中解脱出来。经过一些谈判，大学同意将合同延长四年，并任命诺里斯·布拉德伯里为教授，他在 1945 年 10 月取代奥本海默成为实验室的主任。不久之后，劳伦斯收到了他所请求的所有资金。

　　 尽管劳伦斯投票支持富兰克林·罗斯福，他实际上是一个共和党人，他强烈反对奥本海默在战前尝试使辐射实验室的工人加入工会，认为这属于 “左倾活动”。劳伦斯认为政治活动是浪费时间，应该将时间更好地用于科学研究，他更倾向于将政治活动排除在辐射实验室之外。在冷战后期，加利福尼亚大学的冷酷氛围中，劳伦斯认为众议院反美活动委员会的行动是合法的，并不认为这些行动反映了涉及学术自由或人权的系统性问题。他保护实验室中的个人，但更关心实验室的声誉。他被迫为辐射实验室的成员辩护，例如罗伯特·瑟伯，他们曾被大学的人员安全委员会调查。在几个案例中，他为实验室人员出具了证明信。然而，劳伦斯禁止罗伯特·奥本海默的弟弟弗兰克进入辐射实验室，这损害了他与罗伯特的关系。加利福尼亚大学的忠诚宣誓运动也导致了一些教职工的离开。罗伯特·奥本海默的安全许可被撤销时，劳伦斯因病拒绝参加听证会，但在他缺席的情况下，呈交了一份他批评奥本海默的文字记录。劳伦斯在建立一个富有创意和合作精神的实验室方面的成功，被政治紧张局势所带来的不满和不信任所削弱。

热核武器

　　 劳伦斯对苏联 1949 年 8 月首次进行核试验感到震惊。他得出结论，正确的回应是全力以赴开发更强大的核武器：氢弹。他提议使用加速器而不是核反应堆来产生氚所需的中子，以及更难以产生的钚，因为需要更高的能量。劳伦斯首先提出建造 Mark I，一台原型 25 MeV、价值 700 万美元的线性加速器，代号材料测试加速器（MTA）。很快，他又谈到了一个新的、更大的 MTA，即 Mark II，能够利用贫铀-238 生产氚或钚。塞尔伯和塞格雷试图徒劳地解释技术问题，说明这一计划不可行，但劳伦斯认为他们缺乏爱国心。

　　 劳伦斯坚决支持爱德华·泰勒关于建立第二个核武器实验室的倡议，劳伦斯提议将该实验室与 Mark I MTA 一起设在加利福尼亚州的利弗莫尔。劳伦斯和泰勒不仅需要与不支持这一计划的原子能委员会进行辩论，还要与强烈反对的洛斯阿拉莫斯国家实验室和认为芝加哥更合适的支持者辩论。1952 年 7 月 17 日，利弗莫尔的新实验室终于获得批准，但 Mark II MTA 被取消。到这时，原子能委员会已经花费了 4,500 万美元在 Mark I 上，Mark I 已经开始运行，但主要用于为核武器计划生产钋。与此同时，布鲁克海文国家实验室的 Cosmotron 已经生成了 1 GeV 的粒子束。

辐射武器

　　 劳伦斯在战后初期是美国进攻性辐射武器计划的坚定支持者。他是一个临时原子能委员会小组的成员，建议进一步研究这些武器。在小组内，他敦促其他成员不要将辐射武器与更为成熟的化学和生物武器领域进行比较。他还提出，辐射武器的一个优势在于它们没有像原子武器那样的禁忌。他建议为该计划提供 “二十到三十” 个生产反应堆，用于最终选择的武器化同位素——钽-182。这将取代当时专门用于生产钚-239 和钋-210 以支持核武器的 B 反应堆。

去世与遗产

　　 除了诺贝尔奖，劳伦斯还获得了 1937 年的埃利奥特·克雷森奖章和休斯奖章，1938 年的科姆斯托克物理学奖，1940 年的达德尔奖章和奖项，1942 年的霍利奖章，1946 年的功绩奖章，1951 年的威廉·普罗克特奖，1952 年的法拉第奖章，以及 1957 年由原子能委员会颁发的恩里科·费米奖。他于 1934 年当选为美国国家科学院院士，并于 1937 年当选为美国艺术与科学院院士和美国哲学学会会员。他于 1948 年被授予法国荣誉军团勋章，并在 1958 年成为美国军事学院首位获得西尔瓦努斯·塞耶奖的人。

　　 1958 年 7 月，艾森豪威尔总统要求劳伦斯前往瑞士日内瓦，帮助与苏联谈判拟议中的部分核试验禁令条约。原子能委员会主席刘易斯·斯特劳斯推动了劳伦斯的加入。两人曾共同为氢弹的发展辩护，斯特劳斯还帮助为劳伦斯的回旋加速器筹集了 1939 年的资金。斯特劳斯非常希望劳伦斯成为日内瓦代表团的一员，因为劳伦斯被认为支持继续进行核试验。尽管因慢性溃疡性结肠炎的严重发作而健康状况不佳，劳伦斯决定前往，但他在日内瓦生病，并被紧急送回斯坦福大学医院。外科医生切除了他的大部分结肠，但发现了其他问题，包括其中一条动脉的严重动脉粥样硬化。他于 1958 年 8 月 27 日在帕洛阿尔托医院去世，享年 57 岁，去世时距他 57 岁生日仅 19 天。莫莉不希望举行公开葬礼，但同意在伯克利的第一联合教会举行追悼会。加利福尼亚大学校长克拉克·凯尔发表了悼词。

　　 几乎在劳伦斯去世后不久，加利福尼亚大学的董事会投票决定将该大学的两个核研究实验室以劳伦斯命名：劳伦斯利弗莫尔国家实验室和劳伦斯伯克利国家实验室。1959 年，为纪念他，设立了劳伦斯奖。1961 年，在劳伦斯伯克利国家实验室发现的化学元素 103 被命名为劳伦斯元素。1968 年，为了纪念他，劳伦斯科学大厅公共科学教育中心成立。他的档案保存在加利福尼亚大学伯克利分校的班克罗夫特图书馆。

　　 在 1980 年代，劳伦斯的遗孀多次向加利福尼亚大学董事会请愿，要求将她丈夫的名字从劳伦斯利弗莫尔实验室中去除，理由是该实验室专注于劳伦斯参与建设的核武器，但每次都被拒绝。她比丈夫长寿了超过 44 年，并于 2003 年 1 月 6 日在加利福尼亚州沃尔纳特克里克去世，享年 92 岁。

　　 乔治·B·考夫曼写道：

　　 在劳伦斯之前，“小规模的科学” 主要由独立的个人在有限的资源下进行。而在他之后，大规模的工业和特别是政府资金的投入使得 “大家科学” 成为国家经济的一个重要组成部分，这些科学活动由大规模的研究团队开展。

　　 劳伦斯由乔什·哈特内特在克里斯托弗·诺兰 2023 年的电影《奥本海默》中饰演。

6. 参考文献

引用

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7. 进一步阅读

• Bird, Kai, and Martin J. Sherwin. American Prometheus: The Triumph and Tragedy of J. Robert Oppenheimer (2005) 在线
• Bernstein, Barton J. "Four Physicists and the Bomb: The Early Years, 1945-1950" Historical Studies in the Physical and Biological Sciences (1988) 18#2; 涵盖了奥本海默、费米、劳伦斯和康普顿。在线
• Galison, Peter, and Barton Bernstein. "In any light: Scientists and the decision to build the Superbomb, 1952-1954." Historical Studies in the Physical and Biological Sciences 19.2 (1989): 267–347. 在线 存档于 2023 年 8 月 5 日，Wayback Machine
• Hiltzik, Michael. Big Science: Ernest Lawrence and the Invention that Launched the Military-Industrial Complex (Simon and Schuster, 2015) 在线

8. 外部链接

• 欧内斯特·奥兰多·劳伦斯注释书目，来自阿尔索斯数字图书馆核问题资源
• 劳伦斯与回旋加速器：AIP 历史中心网页展览
• 欧内斯特·奥兰多·劳伦斯——他的人、生平及遗产（2015 年 11 月 17 日存档）
• 《劳伦斯与他的实验室：一位历史学家视角下的劳伦斯岁月》（2018 年 1 月 18 日存档）
• 劳伦斯利物浦实验室：纪念欧内斯特·奥兰多·劳伦斯
• 诺贝尔奖官方网站上的欧内斯特·劳伦斯
• Nobel-Winners.com: 欧内斯特·劳伦斯
• Find a Grave 上的欧内斯特·劳伦斯