إرنست لورانس

بدأ الاختراع الذي جلب للورانس شهرة عالمية كرسومات أولية على قصاصة منديل ورقي. فبينما كان يجلس في المكتبة ذات مساء عام ١٩٢٩، ألقى لورانس نظرة سريعة على مقال في إحدى المجلات بقلم رولف وايدرو ، ^{[ ٢٧ ]} وأثار اهتمامه أحد الرسوم التوضيحية. ^{[ ٢٨ ]} كان هذا الرسم يصور جهازًا ينتج جسيمات عالية الطاقة عن طريق سلسلة من "الدفعات" الصغيرة. وكان الجهاز الموضح مرتبًا في خط مستقيم باستخدام أقطاب كهربائية متزايدة الطول. ^{[ ٢٩ ]} في ذلك الوقت، كان الفيزيائيون قد بدأوا باستكشاف نواة الذرة . ففي عام ١٩١٩، أطلق الفيزيائي النيوزيلندي إرنست رذرفورد جسيمات ألفا على النيتروجين ونجح في انتزاع البروتونات من بعض النوى. لكن النوى تحمل شحنة موجبة تتنافر مع النوى الأخرى ذات الشحنة الموجبة، وهي مرتبطة ببعضها بقوة لم يكن الفيزيائيون قد بدأوا بفهمها إلا مؤخرًا. إن تفكيكها وتفتيتها يتطلب طاقات أعلى بكثير، تصل إلى ملايين الفولتات. ^{[ 30 ]}

أدرك لورانس أن مُسرِّع الجسيمات هذا سيصبح طويلًا جدًا وغير عملي لمختبر جامعته. وبينما كان يفكر في طريقة لجعل المُسرِّع أكثر إحكامًا، قرر لورانس وضع حجرة تسريع دائرية بين قطبي مغناطيس كهربائي. سيُبقي المجال المغناطيسي البروتونات المشحونة في مسار حلزوني أثناء تسريعها بين قطبين كهربائيين نصف دائريين متصلين بجهد متناوب. بعد حوالي مئة دورة، ستصطدم البروتونات بالهدف على شكل حزمة من الجسيمات عالية الطاقة. أخبر لورانس زملاءه بحماس أنه اكتشف طريقة للحصول على جسيمات ذات طاقة عالية جدًا دون استخدام أي جهد عالٍ. ^{[ 31 ]} عمل في البداية مع نيلز إيدلفسن. صُنع أول سيكلوترون لهما من النحاس الأصفر والأسلاك وشمع الختم، وكان قطره أربع بوصات فقط (10 سم) - يمكن حمله بيد واحدة، وربما بلغت تكلفته الإجمالية 25 دولارًا ( ما يعادل 600 دولار في عام 2025 ). ^{[ 22 ] [ 32 ]} 

ما احتاج إليه لورانس لتطوير الفكرة هو طلاب دراسات عليا أكفاء لإنجاز العمل. غادر إدلفسن ليتولى منصب أستاذ مساعد في سبتمبر 1930، واستبدله لورانس بديفيد هـ. سلون وم . ستانلي ليفينغستون ، ^{[ 25 ]} اللذين كلفهما بتطوير مسرع وايدرو وسيكلوترون إدلفسن، على التوالي. وكان لكل منهما دعمه المالي الخاص. أثبت كلا التصميمين جدواهما، وبحلول مايو 1931، تمكن مسرع سلون الخطي من تسريع الأيونات إلى 1 ميغا إلكترون فولت. ^{[ 33 ]} واجه ليفينغستون تحديًا تقنيًا أكبر، ولكن عندما طبق 1800  فولت على سيكلوترونه ذي الـ 11 بوصة في 2 يناير 1931، حصل على بروتونات بطاقة 80000 إلكترون فولت تدور حوله. وبعد أسبوع، حصل على 1.22 ميغا إلكترون فولت بجهد 3000 فولت، وهو ما يكفي لأطروحته للدكتوراه حول بنائه. ^{[ 34 ]}

في نمطٍ سيتكرر، ما إن تلوح أولى بوادر النجاح حتى يبدأ لورانس بالتخطيط لآلة جديدة أكبر. وضع لورانس وليفينغستون تصميمًا لسيكلوترون بقطر 27 بوصة (69 سم) في أوائل عام 1932. كان مغناطيس السيكلوترون ذي القطر 11 بوصة، والذي بلغت تكلفته 800 دولار، يزن طنينًا، لكن لورانس عثر على مغناطيس ضخم يزن 80 طنًا صدئًا في ساحة خردة في بالو ألتو، كان مخصصًا للسيكلوترون ذي القطر 27 بوصة، والذي بُني في الأصل خلال الحرب العالمية الأولى لتشغيل وصلة راديوية عبر المحيط الأطلسي. ^{[ 35 ] [ 36 ]} امتلك لورانس في السيكلوترون أداة علمية قوية، لكن هذا لم يُترجم إلى اكتشاف علمي. في أبريل 1932، أعلن جون كوكروفت وإرنست والتون في مختبر كافنديش في إنجلترا أنهما قصفا الليثيوم بالبروتونات ونجحا في تحويله إلى هيليوم . تبين أن الطاقة المطلوبة منخفضة للغاية، بل وفي حدود إمكانيات السيكلوترون ذي الـ 11 بوصة. عند علمه بذلك، أرسل لورانس برقية إلى بيركلي يطلب فيها التحقق من نتائج كوكروفت ووالتون. استغرق الأمر من الفريق حتى شهر سبتمبر للقيام بذلك، ويعود السبب الرئيسي إلى نقص أجهزة الكشف المناسبة. ^{[ 37 ]}  

على الرغم من أن الاكتشافات المهمة ظلت بعيدة المنال في مختبر لورانس للإشعاع ، ويعود ذلك أساسًا إلى تركيزه على تطوير السيكلوترون بدلًا من استخدامه العلمي، إلا أن لورانس، من خلال أجهزته المتزايدة الحجم، تمكن من توفير المعدات الأساسية اللازمة لإجراء تجارب في فيزياء الطاقة العالية . وحول هذا الجهاز، بنى ما أصبح المختبر الرائد عالميًا في مجال أبحاث الفيزياء النووية الجديد في ثلاثينيات القرن العشرين. حصل على براءة اختراع السيكلوترون عام ١٩٣٤، ^{[ ٣٨ ]} والتي تنازل عنها لمؤسسة الأبحاث ، ^{[ ٣٩ ]} وهي مؤسسة خاصة مولت جزءًا كبيرًا من أعمال لورانس المبكرة. ^{[ ٤٠ ]}

في فبراير 1936، قدّم رئيس جامعة هارفارد ، جيمس ب. كونانت ، عروضًا مغرية للورانس وأوبنهايمر. ^{[ 41 ]} واستجاب رئيس جامعة كاليفورنيا، روبرت جوردون سبرول ، بتحسين الظروف. أصبح مختبر الإشعاع قسمًا رسميًا في جامعة كاليفورنيا في 1 يوليو 1936، وعُيّن لورانس مديرًا له رسميًا، مع مساعد مدير متفرغ، ووافقت الجامعة على تخصيص 20,000 دولار سنويًا لأنشطته البحثية ( ما يعادل 350,000 دولار في عام 2024 ). ^{[ 42 ]} اعتمد لورانس نموذج عمل بسيطًا: "وظّف في مختبره طلاب دراسات عليا وأعضاء هيئة تدريس مبتدئين من قسم الفيزياء، وحاملي شهادات دكتوراه حديثي التخرج مستعدين للعمل بأي ثمن، وحاملي منح دراسية وضيوف أثرياء قادرين على العمل مجانًا." ^{[ 43 ]}

باستخدام السيكلوترون الجديد ذي الـ 27 بوصة، اكتشف الفريق في بيركلي أن كل عنصر قصفوه بالديوتيريوم المكتشف حديثًا يُصدر طاقة، وفي النطاق نفسه. ولذلك، افترضوا وجود جسيم جديد وغير معروف حتى الآن، يُحتمل أن يكون مصدرًا لطاقة لا حدود لها. ^{[ 44 ]} وصف ويليام لورانس من صحيفة نيويورك تايمز لورانس بأنه "صانع معجزات جديد في عالم العلوم". ^{[ 45 ]} بدعوة من كوكروفت، حضر لورانس مؤتمر سولفاي عام 1933 في بلجيكا. كان هذا المؤتمر تجمعًا دوريًا لأبرز علماء الفيزياء في العالم. كان معظمهم من أوروبا، ولكن في بعض الأحيان كان يُدعى عالم أمريكي بارز مثل روبرت أ. ميليكان أو آرثر كومبتون للحضور. طُلب من لورانس تقديم عرض تقديمي عن السيكلوترون. ^{[ 46 ]} قوبلت مزاعم لورانس بشأن الطاقة اللامحدودة باستقبال مختلف تمامًا في سولفاي. واجه لورانس شكوكاً لاذعة من جيمس تشادويك ، الفيزيائي الذي اكتشف النيوترون عام 1932، والذي نال عنه جائزة نوبل عام 1935. وبلكنة بريطانية بدت متعالية في نظر لورانس، أشار تشادويك إلى أن ما لاحظه فريق لورانس هو تلوث في أجهزتهم. ^{[ 47 ]}

عند عودته إلى بيركلي، حشد لورانس فريقه لمراجعة النتائج بدقة متناهية لجمع أدلة كافية لإقناع تشادويك. في هذه الأثناء، في مختبر كافنديش، اكتشف روثرفورد ومارك أوليفانت أن الديوتيريوم يندمج لتكوين الهيليوم-3 ، وهو ما يُسبب التأثير الذي لاحظه علماء السيكلوترون. لم يكن تشادويك مُصيبًا فقط في ملاحظتهم للتلوث، بل إنهم أغفلوا اكتشافًا هامًا آخر، ألا وهو الاندماج النووي. ^{[ 48 ]} وكان رد لورانس هو المضي قدمًا في إنشاء سيكلوترونات أكبر حجمًا. تم استبدال السيكلوترون ذي الـ 27 بوصة بسيكلوترون ذي 37 بوصة في يونيو 1937، ^{[ 49 ]} والذي بدوره تم استبداله بسيكلوترون ذي 60 بوصة في مايو 1939. وقد استُخدم لقصف الحديد وأنتج أول نظائره المشعة في يونيو. ^{[ 50 ]}

نظرًا لسهولة جمع التبرعات للأغراض الطبية، وخاصة علاج السرطان، مقارنةً بالفيزياء النووية، شجع لورانس استخدام السيكلوترون في البحوث الطبية. وبالتعاون مع شقيقه جون وإسرائيل ليون تشايكوف من قسم علم وظائف الأعضاء بجامعة كاليفورنيا، دعم لورانس الأبحاث المتعلقة باستخدام النظائر المشعة لأغراض علاجية. وقد تم إنتاج الفوسفور-32 بسهولة في السيكلوترون، واستخدمه جون لعلاج امرأة مصابة بكثرة الحمر الحقيقية ، وهو مرض دموي. استخدم جون الفوسفور-32 المُنتَج في السيكلوترون ذي الـ 37 بوصة عام 1938 في تجارب على فئران مصابة بسرطان الدم . ووجد أن الفوسفور المشع يتركز في الخلايا السرطانية سريعة النمو. وقد أدى ذلك إلى إجراء تجارب سريرية على مرضى من البشر. وأظهر تقييم للعلاج عام 1948 حدوث حالات شفاء في ظل ظروف معينة. ^{[ 51 ]} كما كان لورانس يأمل في استخدام النيوترونات في المجال الطبي. تلقى أول مريض مصاب بالسرطان علاجًا بالنيوترونات من السيكلوترون ذي الستين بوصة في 20 نوفمبر. ^{[ 50 ]} أجرى تشايكوف تجارب على استخدام النظائر المشعة كمتتبعات مشعة لاستكشاف آلية التفاعلات الكيميائية الحيوية. ^{[ 52 ]}

مُنح لورانس جائزة نوبل في الفيزياء في نوفمبر 1939 "لاختراعه وتطويره السيكلوترون، وللنتائج التي حققها بواسطته، لا سيما فيما يتعلق بالعناصر المشعة الاصطناعية". ^{[ 53 ]} كان أول من حصل على جائزة نوبل في بيركلي، وأول من ولاية ساوث داكوتا، وأول من نال هذا التكريم أثناء دراسته في جامعة حكومية. أُقيم حفل توزيع جوائز نوبل في 29 فبراير 1940 في بيركلي، كاليفورنيا ، بسبب الحرب العالمية الثانية ، في قاعة ويلر هول في حرم الجامعة. تسلّم لورانس ميداليته من كارل إي. واليرستيدت، القنصل العام السويدي في سان فرانسيسكو . ^{[ 54 ]} كتب روبرت و. وود إلى لورانس، مُشيرًا بتنبؤٍ مُبهم: "بينما تُرسّخ أسس الانفجار الكارثي لليورانيوم... أنا متأكد من أن نوبل العجوز كان سيُوافق". ^{[ 55 ]}

في مارس 1940، سافر كلٌّ من آرثر كومبتون ، وفانيفار بوش ، وجيمس ب. كونانت ، وكارل ت. كومبتون ، وألفريد لي لوميس إلى بيركلي لمناقشة اقتراح لورانس لإنشاء سيكلوترون بقطر 184 بوصة مزود بمغناطيس يزن 4500 طن، وقُدِّرت تكلفته بـ 2.65 مليون دولار ( ما يعادل 46 مليون دولار في عام 2024 ). وقدّمت مؤسسة روكفلر 1.15 مليون دولار لبدء المشروع. ^{[ 56 ]}

بعد اندلاع الحرب العالمية الثانية في أوروبا، انخرط لورانس في مشاريع عسكرية. وساعد في توظيف كوادر لمختبر الإشعاع في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، حيث طوّر الفيزيائيون الأمريكيون المغنطرون التجويفي الذي اخترعه فريق مارك أوليفانت في بريطانيا. وقد تم تقليد اسم المختبر الجديد عمدًا من مختبر لورانس في بيركلي لأسباب أمنية. كما شارك في توظيف كوادر لمختبرات الصوت تحت الماء لتطوير تقنيات الكشف عن الغواصات الألمانية. في هذه الأثناء، استمر العمل في بيركلي على السيكلوترون. في ديسمبر 1940، استخدم غلين تي. سيبورغ وإميليو سيغري سيكلوترونًا بقطر 60 بوصة (150 سم) لقصف اليورانيوم-238 بالديوترونات، مما أنتج عنصرًا جديدًا، هو النبتونيوم-238 ، الذي تحلل بانبعاث بيتا ليشكل البلوتونيوم-238 . أحد نظائره، البلوتونيوم-239 ، يمكن أن يخضع للانشطار النووي، مما وفر طريقة أخرى لصنع قنبلة ذرية . ^{[ 57 ] [ 58 ] [ 59 ]} 

عرض لورانس على سيغري وظيفة مساعد باحث - وهي وظيفة متواضعة نسبيًا لشخص اكتشف عنصرًا - براتب 300 دولار أمريكي شهريًا لمدة ستة أشهر. إلا أنه عندما علم لورانس أن سيغري عالق قانونيًا في كاليفورنيا، خفّض راتبه إلى 116 دولارًا أمريكيًا شهريًا. ^{[ 60 ]} وعندما أراد مجلس أمناء جامعة كاليفورنيا إنهاء عمل سيغري بسبب جنسيته الأجنبية، تمكّن لورانس من الإبقاء عليه بتعيينه محاضرًا بدوام جزئي براتب من مؤسسة روكفلر. وتمّ اتخاذ ترتيبات مماثلة للإبقاء على طالبيه في الدكتوراه، تشين-شيونغ وو (مواطن صيني) وكينيث روس ماكنزي (مواطن كندي)، بعد تخرجهما. ^{[ 61 ]}

في سبتمبر 1941، التقى أوليفانت بلورانس وأوبنهايمر في بيركلي، حيث أطلعاه على موقع السيكلوترون الجديد ذي قطر 184 بوصة (4.7 متر) . بدوره، انتقد أوليفانت الأمريكيين لعدم متابعتهم توصيات لجنة MAUD البريطانية ، التي دعت إلى برنامج لتطوير قنبلة ذرية . ^{[ 62 ]} كان لورانس قد فكر بالفعل في مشكلة فصل نظير اليورانيوم-235 الانشطاري عن اليورانيوم-238 ، وهي عملية تُعرف اليوم بتخصيب اليورانيوم . كان فصل نظائر اليورانيوم صعبًا لأن النظيرين لهما خصائص كيميائية متطابقة تقريبًا، ولا يمكن فصلهما إلا تدريجيًا باستخدام فروق الكتلة الصغيرة بينهما. كان فصل النظائر باستخدام مطياف الكتلة تقنية رائدة طورها أوليفانت مع الليثيوم عام 1934. ^{[ 63 ]} 

بدأ لورانس بتحويل سيكلوترونه القديم ذي الـ 37 بوصة إلى مطياف كتلة عملاق. ^{[ 64 ]} وبناءً على توصيته، عيّن مدير مشروع مانهاتن ، العميد ليزلي ر. غروفز الابن ، أوبنهايمر رئيسًا لمختبر لوس ألاموس التابع للمشروع في نيو مكسيكو . وبينما طوّر مختبر الإشعاع عملية تخصيب اليورانيوم الكهرومغناطيسية، صمّم مختبر لوس ألاموس القنابل الذرية وصنعها. ومثل مختبر الإشعاع، كانت جامعة كاليفورنيا تُديره. ^{[ 65 ]}

استُخدمت في فصل النظائر الكهرومغناطيسي أجهزة تُعرف باسم الكالوترونات ، وهي عبارة عن مزيج من جهازين مخبريين، هما مطياف الكتلة والسيكلوترون. وقد اشتُقّ الاسم من "سيكلوترونات جامعة كاليفورنيا". ^{[ 66 ]} في نوفمبر 1943، انضم 29 عالمًا بريطانيًا إلى فريق لورانس في بيركلي، من بينهم أوليفانت. ^{[ 67 ] [ 68 ]}

في العملية الكهرومغناطيسية، يقوم مجال مغناطيسي بتحريك الجسيمات المشحونة وفقًا لكتلتها. ^{[ 69 ]} لم تكن هذه العملية أنيقة علميًا ولا فعالة صناعيًا. ^{[ 70 ]} بالمقارنة مع محطة الانتشار الغازي أو المفاعل النووي ، فإن محطة الفصل الكهرومغناطيسي تستهلك موادًا نادرة أكثر، وتتطلب عددًا أكبر من العمال لتشغيلها، وتكون تكلفتها أعلى عند الإنشاء. ومع ذلك، تمت الموافقة على هذه العملية لأنها تستند إلى تقنية مثبتة، وبالتالي تمثل مخاطر أقل. علاوة على ذلك، يمكن بناؤها على مراحل، وستصل بسرعة إلى الطاقة الإنتاجية الصناعية. ^{[ 66 ]}

أُسندت مسؤولية تصميم وبناء محطة الفصل الكهرومغناطيسي في أوك ريدج، تينيسي ، والتي عُرفت لاحقًا باسم Y-12 ، إلى شركة ستون آند ويبستر . صُنعت أجهزة الفصل الكهرومغناطيسي، التي استخدمت 14700 طن من الفضة، بواسطة شركة أليس تشالمرز في ميلووكي، ثم شُحنت إلى أوك ريدج. تضمن التصميم خمس وحدات معالجة للمرحلة الأولى، تُعرف باسم مسارات ألفا، ووحدتين للمعالجة النهائية، تُعرف باسم مسارات بيتا. في سبتمبر 1943، أذن غروفز ببناء أربعة مسارات إضافية، عُرفت باسم ألفا 2. ^{[ 71 ]} عندما بدأ تشغيل المحطة للاختبار في الموعد المحدد في أكتوبر 1943، انحرفت خزانات التفريغ التي تزن 14 طنًا عن محاذاتها بسبب قوة المغناطيس، ما استدعى تثبيتها بإحكام أكبر. ثم ظهرت مشكلة أكثر خطورة عندما بدأت الملفات المغناطيسية بالتعطل. في ديسمبر، أمر غروفز بفتح أحد المغناطيسات، فعُثر بداخله على كميات كبيرة من الصدأ. ثم أمر غروفز بهدم مضامير السباق وإعادة المغناطيسات إلى المصنع لتنظيفها. وأُنشئ مصنع للتخليل في الموقع لتنظيف الأنابيب والتجهيزات. ^{[ 70 ]}

تم التعاقد مع شركة تينيسي إيستمان لإدارة مشروع Y-12. ^{[ 72 ]} في البداية، قام مشروع Y-12 بتخصيب اليورانيوم-235 بنسبة تتراوح بين 13% و15%، وشحن أولى شحناته، التي بلغت بضع مئات من الغرامات، إلى مختبر لوس ألاموس في مارس 1944. ^{[ 73 ]} لم يظهر سوى جزء واحد من كل 5825 غرامًا من اليورانيوم الخام كمنتج نهائي، بينما تناثر الباقي على المعدات أثناء العملية. ساهمت جهود الاستخلاص المكثفة في رفع الإنتاج إلى 10% من اليورانيوم-235 الخام بحلول يناير 1945. في فبراير، بدأت مسارات ألفا بتلقي يورانيوم مُخصب قليلاً (1.4%) من محطة الانتشار الحراري الجديدة S-50 . وفي الشهر التالي، تلقت يورانيوم مُخصب بنسبة 5% من محطة الانتشار الغازي K-25 . وبحلول أبريل 1945، كانت محطة K-25 تُنتج يورانيومًا مُخصبًا بدرجة كافية لتغذية مسارات بيتا مباشرةً. ^{[ 73 ]}

في السادس عشر من يوليو عام ١٩٤٥، شاهد لورانس مع تشادويك وتشارلز أ. توماس التجربة النووية "ترينيتي" لأول قنبلة ذرية. وقلّما كان أحدٌ أكثر حماسًا لنجاحها من لورانس نفسه. ^{[ ٧٤ ]} وأصبح سؤال كيفية استخدام هذا السلاح الفعال ضد اليابان مثار جدل بين العلماء. وبينما كان أوبنهايمر يعارض بشدة إظهار قوة السلاح الجديد للقادة اليابانيين، كان لورانس مقتنعًا تمامًا بأن إجراء تجربة سيكون أمرًا حكيمًا. وعندما استُخدمت قنبلة يورانيوم دون سابق إنذار في القصف الذري لهيروشيما ، شعر لورانس بفخر عظيم بإنجازه. ^{[ ٧٥ ]}

كان لورانس يأمل أن يُسهم مشروع مانهاتن في تطوير أجهزة كالوترون محسّنة وبناء مضامير سباق ألفا 3، لكن تبيّن أنها غير اقتصادية. ^{[ 76 ]} أُغلقت مضامير ألفا في سبتمبر 1945. ورغم تحسّن أدائها عن أي وقت مضى، ^{[ 77 ]} إلا أنها لم تستطع منافسة K-25 وK-27 الجديد، اللذين بدآ العمل في يناير 1946. وفي ديسمبر، أُغلق مصنع Y-12، ما أدّى إلى خفض رواتب شركة تينيسي إيستمان من 8600 إلى 1500 موظف، وتوفير مليوني دولار  شهريًا. ^{[ 78 ]} وانخفض عدد العاملين في مختبر الإشعاع من 1086 في مايو 1945 إلى 424 بنهاية العام. ^{[ 79 ]}

بعد الحرب، شنّ لورانس حملةً واسعةً لحثّ الحكومة على رعاية البرامج العلمية الكبيرة. كان من أشدّ المدافعين عن "العلوم الضخمة" وما تتطلبه من أجهزة ضخمة وأموال طائلة، وفي عام 1946 طلب من مشروع مانهاتن أكثر من مليوني دولار لإجراء أبحاث في مختبر الإشعاع ( ما يعادل 24 مليون دولار في عام 2024 ). وافق غروفز على التمويل، لكنه ألغى عددًا من البرامج، بما في ذلك اقتراح سيبورغ لإنشاء مختبر إشعاع "عالي" في بيركلي المكتظة بالسكان، واقتراح جون لورانس لإنتاج النظائر الطبية، لأن هذه الحاجة يُمكن تلبيتها بشكل أفضل من خلال المفاعلات النووية. كانت جامعة كاليفورنيا إحدى العقبات، إذ كانت حريصةً على التخلص من التزاماتها العسكرية في زمن الحرب. نجح لورانس وغروفز في إقناع سبرول بقبول تمديد العقد. ^{[ 80 ]} في عام 1946، أنفق مشروع مانهاتن 7 دولارات على الفيزياء في جامعة كاليفورنيا مقابل كل دولار أنفقته الجامعة. ^{[ 81 ]}

أُنجز بناء السيكلوترون ذي الـ 184 بوصة بأموال مشروع مانهاتن خلال الحرب. وقد تضمن أفكارًا جديدة من إد ماكميلان، وأُنجز كجهاز سينكروسيكلوترون . ^{[ 83 ]} وبدأ تشغيله في 13 نوفمبر 1946. ^{[ 84 ]} ولأول مرة منذ عام 1935، شارك لورانس بنشاط في التجارب، حيث عمل مع يوجين غاردنر في محاولة غير ناجحة لإنتاج ميزونات باي المكتشفة حديثًا باستخدام السنكروترون. ثم استخدم سيزار لاتيس الجهاز الذي ابتكراه لاكتشاف ميزونات باي السالبة في عام 1948. ^{[ 85 ]}

انتقلت مسؤولية المختبرات الوطنية إلى هيئة الطاقة الذرية المُنشأة حديثًا في 1 يناير 1947. ^{[ 86 ]} في ذلك العام، طلب لورانس 15 مليون دولار لمشاريعه ( ما يعادل 165 مليون دولار في عام 2024 )، والتي شملت مُسرِّعًا خطيًا جديدًا ومُسرِّعًا سنكروترونيًا جديدًا بقوة جيجا إلكترون فولت، والذي عُرف فيما بعد باسم " بيفاترون" . كان من المُقرر أن ينتهي عقد جامعة كاليفورنيا لإدارة مختبر لوس ألاموس في 1 يوليو 1948، ورغب بعض أعضاء مجلس الإدارة في إعفاء الجامعة من مسؤولية إدارة موقع خارج كاليفورنيا. بعد بعض المفاوضات، وافقت الجامعة على تمديد عقد ما أصبح يُعرف باسم مختبر لوس ألاموس الوطني لأربع سنوات أخرى، وتعيين نوريس برادبري ، الذي حلّ محل أوبنهايمر كمدير له في أكتوبر 1945، أستاذًا. بعد ذلك بوقت قصير، تلقى لورانس جميع الأموال التي طلبها. ^{[ 87 ]}

في ذلك الوقت، ابتكر نوعًا جديدًا من تقنية التلفزيون الملون بالتعاون مع مختبرات التلفزيون اللوني بجامعة كاليفورنيا في بيركلي . ^{[ 88 ]} وقد مُنح براءات اختراع متعددة للتقنية التي طورها للمشروع. ^{[ 89 ]}

على الرغم من تصويته لفرانكلين روزفلت ، كان لورانس جمهوريًا ، ^{[ 90 ]} وقد عارض بشدة جهود أوبنهايمر قبل الحرب لتنظيم عمال مختبر الإشعاع في نقابة، والتي اعتبرها لورانس "أنشطة يسارية متطرفة". ^{[ 91 ]} ورأى لورانس أن النشاط السياسي مضيعة للوقت، وأن الوقت الأنسب يُستغل في البحث العلمي، وفضل إبعاده عن مختبر الإشعاع. ^{[ 92 ]} وفي ظل مناخ الحرب الباردة المتوتر في جامعة كاليفورنيا بعد الحرب، تقبّل لورانس إجراءات لجنة مجلس النواب للأنشطة غير الأمريكية باعتبارها مشروعة، ولم يرَ فيها مؤشرًا على مشكلة منهجية تتعلق بالحرية الأكاديمية أو حقوق الإنسان . كان لورانس حريصًا على حماية الأفراد في مختبره، بل وأكثر حرصًا على سمعة المختبر نفسه. ^{[ 92 ]} وقد اضطر للدفاع عن موظفي مختبر الإشعاع، مثل روبرت سيربر، الذين خضعوا للتحقيق من قبل مجلس أمن شؤون الموظفين بالجامعة. وفي عدة حالات، أصدر شهادات حسن سيرة وسلوك لدعم الموظفين. مع ذلك، منع لورانس شقيق روبرت أوبنهايمر، فرانك، من دخول مختبر الإشعاع، مما أضر بعلاقته بروبرت. ^{[ 93 ]} كما أدت حملة قسم الولاء الحادة في جامعة كاليفورنيا إلى استقالة أعضاء هيئة التدريس. ^{[ 94 ]} وعندما عُقدت جلسات استماع لإلغاء التصريح الأمني ​​لروبرت أوبنهايمر، امتنع لورانس عن الحضور بسبب المرض، ولكن عُرضت نسخة من محضر الجلسة، انتقد فيها أوبنهايمر، في غيابه. وقد قُوّض نجاح لورانس في بناء مختبر إبداعي وتعاوني بسبب الاستياء وانعدام الثقة الناجمين عن التوترات السياسية. ^{[ 92 ]}

أُصيب لورانس بالقلق إزاء أول تجربة نووية للاتحاد السوفيتي في أغسطس 1949. وخلص إلى أن الرد الأمثل هو بذل جهد شامل لبناء سلاح نووي أكبر: القنبلة الهيدروجينية . ^{[ 95 ]} واقترح استخدام مسرعات الجسيمات بدلًا من المفاعلات النووية لإنتاج النيوترونات اللازمة لتكوين التريتيوم الذي تتطلبه القنبلة ، بالإضافة إلى البلوتونيوم، الذي كان إنتاجه أكثر صعوبة نظرًا للحاجة إلى طاقات أعلى بكثير. ^{[ 96 ]} اقترح في البداية بناء مارك 1، وهو نموذج أولي لمسرع خطي بقدرة 25 ميغا إلكترون فولت بتكلفة 7 ملايين دولار، وأُطلق عليه الاسم الرمزي مسرع اختبار المواد (MTA). ^{[ 96 ] [ 97 ]} وسرعان ما بدأ الحديث عن مسرع اختبار مواد جديد أكبر حجمًا يُعرف باسم مارك 2، والذي يمكنه إنتاج التريتيوم أو البلوتونيوم من اليورانيوم-238 المستنفد. حاول سيربر وسيغري عبثًا شرح المشاكل التقنية التي جعلت المشروع غير عملي، لكن لورانس شعر أنهما يتصرفان بغير وطنية. ^{[ 98 ] [ 99 ]}

أيد لورانس بقوة حملة إدوارد تيلر لإنشاء مختبر ثانٍ للأسلحة النووية، والذي اقترح لورانس أن يكون موقعه مع مفاعل MTA Mark I في ليفرمور، كاليفورنيا . واضطر لورانس وتيلر إلى تقديم حججهما ليس فقط لهيئة الطاقة الذرية، التي لم تكن ترغب في ذلك، ومختبر لوس ألاموس الوطني، الذي عارض بشدة، بل أيضًا للمؤيدين الذين رأوا أن شيكاغو هي الموقع الأنسب. ^{[ 100 ]} تمت الموافقة أخيرًا على المختبر الجديد في ليفرمور في 17 يوليو 1952، ولكن تم إلغاء مشروع مفاعل Mark II MTA. وبحلول ذلك الوقت، كانت هيئة الطاقة الذرية قد أنفقت 45 مليون دولار على مفاعل Mark I، الذي بدأ تشغيله، ولكنه استُخدم بشكل أساسي لإنتاج البولونيوم لبرنامج الأسلحة النووية. في هذه الأثناء، كان جهاز كوزموترون التابع لمختبر بروكهافن الوطني قد ولّد حزمة طاقة مقدارها 1 جيجا إلكترون فولت. ^{[ 101 ]}

كان لورانس من أشدّ المؤيدين لبرنامج الأسلحة الإشعاعية الهجومية الأمريكية في فترة ما بعد الحرب مباشرة. وكان عضوًا في لجنة مخصصة تابعة لهيئة الطاقة الذرية أوصت بإجراء المزيد من الدراسات حول هذا البرنامج، حيث حثّ زملاءه على عدم إجراء مقارنات مع مجالات الأسلحة الكيميائية والبيولوجية الأكثر رسوخًا . كما جادل بأن إحدى مزايا هذا البرنامج هي عدم وجود ما يُماثله من تحريم للأسلحة الذرية . واقترح لورانس إنشاء أسطول من "20 أو 30" مفاعلًا إنتاجيًا مخصصًا لهذا البرنامج، لإنتاج النظير المُسلّح الذي تم اختياره في نهاية المطاف وهو التنتالوم-182 . وكان من شأن هذا أن يحل محل المفاعل "ب" الذي كان مخصصًا آنذاك لإنتاج البلوتونيوم-239 والبولونيوم -210 اللازمين للأسلحة النووية. ^{[ 102 ]}

إضافةً إلى جائزة نوبل، حصل لورانس على ميدالية إليوت كريسون وميدالية هيوز عام 1937، وجائزة كومستوك في الفيزياء عام 1938، وميدالية وجائزة دوديل عام 1940، وميدالية هولي عام 1942، وميدالية الاستحقاق عام 1946، وجائزة ويليام بروكتور عام 1951، وميدالية فاراداي عام 1952، ^{[ 103 ]} وجائزة إنريكو فيرمي من لجنة الطاقة الذرية عام 1957. ^{[ 104 ]} انتُخب عضوًا في الأكاديمية الوطنية للعلوم بالولايات المتحدة عام 1934، ^{[ 105 ]} وفي كلٍّ من الأكاديمية الأمريكية للفنون والعلوم والجمعية الفلسفية الأمريكية عام 1937. ^{[ 106 ] [ 107 ]} مُنح وسام جوقة الشرف برتبة ضابط عام 1948، ^{[ 103 ]} وكان أول من حصل على جائزة سيلفانوس ثاير من الأكاديمية العسكرية الأمريكية في عام 1958. ^{[ 108 ]}

في يوليو/تموز 1958، طلب الرئيس دوايت د. أيزنهاور من لورانس السفر إلى جنيف، سويسرا ، للمساعدة في التفاوض على معاهدة الحظر الجزئي للتجارب النووية المقترحة مع الاتحاد السوفيتي . وكان رئيس هيئة الطاقة الذرية، لويس شتراوس، قد ضغط من أجل ضم لورانس. وكان الرجلان قد دافعا عن تطوير القنبلة الهيدروجينية، وساعد شتراوس في جمع التبرعات لجهاز السيكلوترون الخاص بلورانس عام 1939. وكان شتراوس حريصًا على وجود لورانس ضمن وفد جنيف لأن لورانس كان معروفًا بتأييده لاستمرار التجارب النووية. ^{[ 109 ]} على الرغم من معاناته من نوبة حادة من التهاب القولون التقرحي المزمن ، قرر لورانس الذهاب، لكنه مرض أثناء وجوده في جنيف، ونُقل على وجه السرعة إلى مستشفى جامعة ستانفورد . ^{[ 110 ]} استأصل الجراحون جزءًا كبيرًا من أمعائه الغليظة ، لكنهم وجدوا مشاكل أخرى، بما في ذلك تصلب شديد في أحد شرايينه. ^{[ 111 ]} توفي في مستشفى بالو ألتو في 27 أغسطس 1958، ^{[ 5 ] [ 112 ]} بعد تسعة عشر يومًا من بلوغه السابعة والخمسين من عمره. ^{[ 113 ]} لم ترغب مولي في جنازة عامة، لكنها وافقت على إقامة حفل تأبين في الكنيسة التجمعية الأولى في بيركلي. وألقى رئيس جامعة كاليفورنيا، كلارك كير، كلمة التأبين . ^{[ 111 ]}

بعد وفاة لورانس مباشرةً، صوّت مجلس أمناء جامعة كاليفورنيا على إعادة تسمية اثنين من مختبرات الأبحاث النووية التابعة للجامعة باسمه: مختبر لورانس ليفرمور الوطني ومختبر لورانس بيركلي الوطني . ^{[ 114 ]} أُنشئت جائزة إرنست أورلاندو لورانس تخليدًا لذكراه عام 1959. ^{[ 115 ]} سُمّي العنصر الكيميائي رقم 103، الذي اكتُشف في مختبر لورانس بيركلي الوطني عام 1961، باسم لورنسيوم تيمنًا به. ^{[ 116 ]} وفي عام 1968، أُنشئ مركز لورانس هول للعلوم، وهو مركز تعليمي علمي عام، تكريمًا له. ^{[ 117 ]} تُحفظ أوراقه في مكتبة بانكروفت بجامعة كاليفورنيا، بيركلي. ^{[ 118 ]}

في ثمانينيات القرن العشرين، قدمت أرملة لورانس التماسات متكررة إلى مجلس أمناء جامعة كاليفورنيا لإزالة اسم زوجها من مختبر لورانس ليفرمور، نظرًا لتركيزه على الأسلحة النووية التي ساهم لورانس في بنائها، إلا أن طلبها قوبل بالرفض في كل مرة. ^{[ 119 ] [ 120 ] [ 121 ] [ 122 ]} عاشت بعد زوجها لأكثر من 44 عامًا، وتوفيت في والنت كريك، كاليفورنيا ، عن عمر يناهز 92 عامًا في 6 يناير 2003. ^{[ 18 ] [ 19 ]}

كتب جورج ب. كوفمان ما يلي:

قبله، كان "العلم الصغير" يُمارس في الغالب من قبل أفراد يعملون بمفردهم بإمكانيات متواضعة وعلى نطاق ضيق. بعده، أدى الإنفاق الصناعي الضخم، وخاصة الحكومي، على القوى العاملة والتمويل المالي إلى جعل "العلم الكبير"، الذي تُجريه فرق بحثية واسعة النطاق، قطاعًا رئيسيًا من الاقتصاد الوطني. ^{[ 123 ]}

يجسد جوش هارتنيت شخصية لورانس في فيلم كريستوفر نولان لعام 2023 بعنوان أوبنهايمر . ^{[ 124 ]}

• ألفاريز، لويس (1970). "إرنست أورلاندو لورانس 1901-1958" (ملف PDF) . مذكرات السيرة الذاتية للأكاديمية الوطنية للعلوم . تم الاطلاع عليه بتاريخ 29 أغسطس 2023 .
• بريتشين، غراي أ. (1999). سان فرانسيسكو الإمبراطورية: القوة الحضرية، الخراب الأرضي . بيركلي، كاليفورنيا: مطبعة جامعة كاليفورنيا. ISBN 978-0-520-21568-9. OCLC 40331167 . 
• تشايلدز، هربرت (1968). عبقري أمريكي: حياة إرنست أورلاندو لورانس، أبو السيكلوترون . نيويورك، نيويورك: إي بي داتون. ISBN 978-0-525-05443-6. OCLC 273351 . 
• فاين، لينور؛ ريمنجتون، جيسي أ. (1972). فيلق المهندسين: الإنشاءات في الولايات المتحدة (ملف PDF) . واشنطن العاصمة: مركز التاريخ العسكري لجيش الولايات المتحدة. OCLC 834187. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 1 فبراير 2017. تم الاطلاع عليه في 25 أغسطس 2013 . 
• غرين، بنجامين ب. (2007). أيزنهاور، والمشورة العلمية، وجدل حظر التجارب النووية، 1945-1963 . ستانفورد، كاليفورنيا: مطبعة جامعة ستانفورد. ISBN 9780804754453. OCLC 65204949 . 
• هيلبرون، جيه إل ؛ سيدل، روبرت دبليو. (1989). لورانس ومختبره: تاريخ مختبر لورانس بيركلي . بيركلي، كاليفورنيا: مطبعة جامعة كاليفورنيا. ISBN 978-0-520-06426-3OCLC 19455957. تم الاطلاع عليه بتاريخ 24 مايو 2015 . 
• هيركن، جريج (2002). أخوية القنبلة: الحياة المتشابكة والولاءات المتبادلة لروبرت أوبنهايمر، وإرنست لورانس، وإدوارد تيلر . نيويورك، نيويورك: هولت بيبرباكس. ISBN 978-0-8050-6589-3. OCLC 48941348 . 
• هيوليت، ريتشارد ج.؛ أندرسون، أوسكار إي. (الابن) (1962). العالم الجديد، 1939/1946: المجلد الأول من تاريخ لجنة الطاقة الذرية الأمريكية (ملف PDF) . بيركلي: مطبعة جامعة كاليفورنيا.أُعيد نشره عام 1990. رقم الكتاب المعياري الدولي (ISBN) 978-0-520-07186-5
• جونز، فينسنت (1985). مانهاتن: الجيش والقنبلة الذرية (ملف PDF) . واشنطن العاصمة: مركز التاريخ العسكري لجيش الولايات المتحدة. OCLC 10913875. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 7 أكتوبر 2014. تم الاطلاع عليه في 25 أغسطس 2013 . 
• سيغري، إميليو (1993). عقل دائم الحركة: السيرة الذاتية لإميليو سيغري . بيركلي، كاليفورنيا: مطبعة جامعة كاليفورنيا. ISBN 978-0-520-07627-3. OCLC 25629433 . 
• سايدل، روبرت و. (1983). "تسريع العلوم: التحول الذي طرأ على مختبر لورانس للإشعاع بعد الحرب". دراسات تاريخية في العلوم الفيزيائية . 13 (2): 375-400 . doi : 10.2307/27757520 . ISSN 1939-1811 . JSTOR 27757520 .