1. Kehidupan
Ernest Orlando Lawrence memulakan kerjaya saintifiknya dengan latar belakang pendidikan yang kukuh dan berkembang menjadi seorang ahli fizik terkemuka, mencapai kemasyhuran melalui penyelidikan dan kepimpinan makmalnya.
1.1. Kehidupan Awal dan Pendidikan
Ernest Orlando Lawrence dilahirkan di Canton, South Dakota, pada 8 Ogos 1901. Ibu bapanya, Carl Gustavus (1871-1954) dan Gunda Regina (née Jacobson) Lawrence (1874-1959), adalah keturunan imigran Norway yang bertemu ketika mengajar di sekolah menengah di Canton, di mana bapanya juga merupakan penguasa sekolah. Beliau mempunyai seorang adik lelaki, John H. Lawrence, yang kemudian menjadi seorang doktor dan perintis dalam bidang perubatan nuklear. Semasa membesar, kawan baiknya ialah Merle Tuve, yang juga menjadi ahli fizik yang sangat berjaya.
Lawrence bersekolah di sekolah awam di Canton dan Pierre, kemudian mendaftar di St. Olaf College di Northfield, Minnesota, tetapi berpindah selepas setahun ke Universiti South Dakota di Vermillion. Beliau menamatkan ijazah sarjana muda dalam kimia pada tahun 1922. Beliau kemudiannya memperoleh Sarjana Sastera (M.A.) dalam fizik dari Universiti Minnesota pada tahun 1923 di bawah seliaan William Francis Gray Swann. Untuk tesis sarjananya, Lawrence membina sebuah alat eksperimen yang memutarkan sebuah elipsoid melalui medan magnet.
Lawrence mengikuti Swann ke Universiti Chicago, dan kemudian ke Universiti Yale di New Haven, Connecticut, di mana Lawrence menamatkan Doktor Falsafah (PhD) dalam fizik pada tahun 1925 sebagai Felo Penyelidik Kebangsaan. Beliau menulis tesis kedoktorannya mengenai kesan fotoelektrik dalam wap kalium. Beliau dipilih sebagai ahli Sigma Xi, dan, atas cadangan Swann, menerima biasiswa Majlis Penyelidikan Kebangsaan Amerika Syarikat. Daripada menggunakannya untuk melancong ke Eropah, seperti yang lazim pada masa itu, beliau kekal di Universiti Yale bersama Swann sebagai penyelidik.
Bersama Jesse Beams dari Universiti Virginia, Lawrence terus menyelidik kesan fotoelektrik. Mereka menunjukkan bahawa fotoelektron muncul dalam masa 2 s selepas foton mengenai permukaan fotoelektrik-mendekati had pengukuran pada masa itu. Mengurangkan masa pancaran dengan menghidupkan dan mematikan sumber cahaya dengan pantas menjadikan spektrum tenaga yang dipancarkan lebih luas, selaras dengan prinsip ketidakpastian Heisenberg.
1.2. Kerjaya Awal dan Penyelidikan
Pada tahun 1926 dan 1927, Lawrence menerima tawaran jawatan penolong profesor dari Universiti Washington di Seattle dan Universiti California dengan gaji 3.50 K USD setahun. Yale segera menyamai tawaran jawatan penolong profesor, tetapi dengan gaji 3.00 K USD. Lawrence memilih untuk kekal di Yale yang lebih berprestij, tetapi kerana beliau tidak pernah menjadi pengajar, pelantikan itu tidak disenangi oleh beberapa rakan fakulti, dan pada pandangan ramai, ia masih tidak mengimbangi latar belakang imigran South Dakota beliau.
Lawrence diambil bekerja sebagai profesor madya fizik di Universiti California pada tahun 1928. Beliau menjadi profesor penuh dua tahun kemudian, menjadikannya profesor termuda di universiti itu. Berdasarkan kerja yang diterbitkan pada tahun 1934 oleh Frédéric Joliot-Curie dan Irène Joliot-Curie mengenai keradioaktifan teraruh, Lawrence menemui isotop nitrogen-13 dengan menembak proton bertenaga tinggi ke dalam unsur karbon-13 di makmalnya. Beliau dan pasukannya, termasuk Martin Kamen dan Samuel Ruben, secara tidak sengaja menemui isotop karbon-14 dengan membedil grafit dengan proton bertenaga tinggi. Robert Gordon Sproul, yang menjadi presiden universiti sehari selepas Lawrence menjadi profesor, adalah ahli Bohemian Club, dan beliau menaja keahlian Lawrence pada tahun 1932. Melalui kelab ini, Lawrence bertemu William Henry Crocker, Edwin Pauley, dan John Francis Neylan. Mereka adalah orang-orang berpengaruh yang membantunya mendapatkan wang untuk penyelidikan zarah nuklear bertenaga tinggi. Terdapat harapan besar untuk kegunaan perubatan yang akan datang dari pembangunan fizik zarah, dan ini membawa kepada banyak pembiayaan awal yang dapat diperoleh Lawrence untuk penyelidikan.
Semasa di Yale, Lawrence bertemu Mary Kimberly (Molly) Blumer, anak sulung daripada empat anak perempuan George Blumer, dekan Sekolah Perubatan Yale. Mereka pertama kali bertemu pada tahun 1926 dan bertunang pada tahun 1931, dan berkahwin pada 14 Mei 1932, di Trinity Church on the Green di New Haven, Connecticut. Mereka mempunyai enam anak: Eric, Margaret, Mary, Robert, Barbara, dan Susan. Lawrence menamakan anak lelakinya Robert sempena ahli fizik teori Robert Oppenheimer, kawan rapatnya di Berkeley. Pada tahun 1941, adik Molly, Elsie, berkahwin dengan Edwin McMillan, yang kemudian memenangi Hadiah Nobel dalam Kimia pada tahun 1951 bersama Glenn T. Seaborg.
2. Aktiviti dan Pencapaian Utama
Lawrence dikenali terutamanya untuk penciptaan siklotron, sumbangannya kepada Projek Manhattan, dan peranannya dalam mempromosikan penyelidikan saintifik berskala besar selepas perang.
2.1. Penciptaan dan Pembangunan Siklotron
Penemuan siklotron oleh Lawrence merevolusikan bidang fizik nuklear dan zarah, membolehkan penyelidikan yang tidak pernah berlaku sebelum ini.
2.1.1. Proses Penciptaan
Penemuan yang membawa Lawrence kepada kemasyhuran antarabangsa bermula sebagai lakaran di atas sekeping tuala kertas. Semasa duduk di perpustakaan pada suatu petang pada tahun 1929, Lawrence terjumpa sebuah artikel jurnal oleh Rolf Widerøe, dan tertarik dengan salah satu rajah. Ini menggambarkan peranti yang menghasilkan zarah bertenaga tinggi melalui siri "tolakan" kecil. Peranti yang digambarkan itu disusun dalam garis lurus menggunakan elektrod yang semakin panjang. Pada masa itu, ahli fizik mula meneroka nukleus atom. Pada tahun 1919, ahli fizik New Zealand Ernest Rutherford telah menembak zarah alfa ke dalam nitrogen dan berjaya mengeluarkan proton dari beberapa nukleus. Tetapi nukleus mempunyai cas positif yang menolak nukleus bercas positif lain, dan ia terikat rapat oleh daya yang baru mula difahami oleh ahli fizik. Untuk memecahkannya, untuk menghuraikannya, memerlukan tenaga yang jauh lebih tinggi, dalam lingkungan jutaan volt.
Lawrence melihat bahawa pemecut zarah sedemikian akan menjadi terlalu panjang dan sukar dikendalikan untuk makmal universiti beliau. Dalam memikirkan cara untuk menjadikan pemecut lebih padat, Lawrence memutuskan untuk meletakkan ruang pecutan bulat di antara kutub elektromagnet. Medan magnet akan menahan proton bercas dalam laluan spiral kerana ia dipecut di antara hanya dua elektrod separuh bulatan yang disambungkan kepada potensi berselang-seli. Selepas kira-kira seratus pusingan, proton akan menghentam sasaran sebagai pancaran zarah bertenaga tinggi. Lawrence dengan teruja memberitahu rakan-rakannya bahawa beliau telah menemui kaedah untuk mendapatkan zarah bertenaga sangat tinggi tanpa menggunakan sebarang voltan tinggi. Beliau pada mulanya bekerja dengan Niels Edlefsen. Siklotron pertama mereka dibuat daripada loyem, dawai, dan lilin pengedap dan hanya berdiameter 0.1 m (4 in)-ia boleh dipegang dengan sebelah tangan, dan mungkin berharga sejumlah 25 USD.
Apa yang diperlukan Lawrence untuk mengembangkan idea itu adalah pelajar siswazah yang berkebolehan untuk melakukan kerja. Edlefsen pergi untuk mengambil jawatan penolong profesor pada September 1930, dan Lawrence menggantikannya dengan David H. Sloan dan M. Stanley Livingston, yang beliau tugaskan untuk membangunkan pemecut Widerøe dan siklotron Edlefsen, masing-masing. Kedua-dua reka bentuk terbukti praktikal, dan pada Mei 1931, pemecut linear Sloan mampu memecut ion hingga 1 MeV. Livingston menghadapi cabaran teknikal yang lebih besar, tetapi apabila beliau menggunakan 1,800 V pada siklotron 0.3 m (11 in) beliau pada 2 Januari 1931, beliau mendapat proton 80,000 elektron volt berputar. Seminggu kemudian, beliau mencapai 1.22 MeV dengan 3,000 V, lebih daripada cukup untuk tesis PhDnya mengenai pembinaannya.
2.1.2. Pembangunan dan Pengembangan
Dalam apa yang akan menjadi corak berulang, sebaik sahaja terdapat tanda pertama kejayaan, Lawrence mula merancang mesin baru yang lebih besar. Lawrence dan Livingston merangka reka bentuk untuk siklotron 0.7 m (27 in) pada awal tahun 1932. Magnet untuk siklotron 0.3 m (11 in) berharga 800 USD seberat 2 t, tetapi Lawrence menemui magnet 80 t yang besar berkarat di tempat barang rongsokan di Palo Alto untuk siklotron 0.7 m (27 in) yang pada asalnya dibina semasa Perang Dunia I untuk menggerakkan pautan radio transatlantik. Dalam siklotron, beliau mempunyai instrumen saintifik yang kuat, tetapi ini tidak membawa kepada penemuan saintifik. Pada April 1932, John Cockcroft dan Ernest Walton di Makmal Cavendish di England mengumumkan bahawa mereka telah membedil litium dengan proton dan berjaya mengubahnya menjadi helium. Tenaga yang diperlukan ternyata agak rendah-dalam kemampuan siklotron 0.3 m (11 in). Setelah mengetahuinya, Lawrence menghantar kawat ke Berkeley dan meminta keputusan Cockcroft dan Walton disahkan. Pasukan itu mengambil masa sehingga September untuk melakukannya, terutamanya kerana kekurangan alat pengesan yang mencukupi.
Walaupun penemuan penting terus luput dari Makmal Radiasi Lawrence, terutamanya kerana tumpuannya pada pembangunan siklotron dan bukannya penggunaan saintifiknya, melalui mesinnya yang semakin besar, Lawrence dapat menyediakan peralatan penting yang diperlukan untuk eksperimen dalam fizik tenaga tinggi. Di sekitar peranti ini, beliau membina apa yang menjadi makmal terkemuka dunia untuk bidang baru penyelidikan fizik nuklear pada tahun 1930-an. Beliau menerima paten untuk siklotron pada tahun 1934, yang beliau serahkan kepada Research Corporation, sebuah yayasan swasta yang membiayai sebahagian besar kerja awal Lawrence.
Pada Februari 1936, presiden Universiti Harvard, James B. Conant, membuat tawaran menarik kepada Lawrence dan Oppenheimer. Presiden Universiti California, Robert Gordon Sproul, bertindak balas dengan memperbaiki keadaan. Makmal Radiasi menjadi jabatan rasmi Universiti California pada 1 Julai 1936, dengan Lawrence secara rasmi dilantik sebagai pengarahnya, dengan penolong pengarah sepenuh masa, dan universiti bersetuju untuk menyediakan 20.00 K USD setahun untuk aktiviti penyelidikannya. Lawrence menggunakan model perniagaan yang mudah: "Beliau mengisi makmalnya dengan pelajar siswazah dan fakulti junior jabatan fizik, dengan PhD baru yang bersedia bekerja untuk apa sahaja, dan dengan pemegang biasiswa dan tetamu kaya yang dapat berkhidmat tanpa bayaran."
2.1.3. Penerimaan Saintifik dan Cabaran
Menggunakan siklotron 0.7 m (27 in) yang baru, pasukan di Berkeley mendapati bahawa setiap unsur yang mereka bedil dengan deuterium yang baru ditemui memancarkan tenaga, dan dalam julat yang sama. Oleh itu, mereka mengandaikan kewujudan zarah baru dan yang belum diketahui yang merupakan sumber tenaga tanpa had yang mungkin. William Laurence dari The New York Times menggambarkan Lawrence sebagai "pekerja keajaiban sains yang baru". Atas jemputan Cockcroft, Lawrence menghadiri Persidangan Solvay 1933 di Belgium. Ini adalah perhimpunan tetap ahli fizik terkemuka dunia. Hampir semua berasal dari Eropah, tetapi kadang-kadang saintis Amerika yang cemerlang seperti Robert A. Millikan atau Arthur Compton akan dijemput untuk hadir. Lawrence diminta untuk memberi pembentangan mengenai siklotron. Tuntutan Lawrence mengenai tenaga tanpa had mendapat sambutan yang sangat berbeza di Solvay. Beliau menghadapi skeptisisme yang meluas dari James Chadwick dari Makmal Cavendish, ahli fizik yang telah menemui neutron pada tahun 1932, yang mana beliau dianugerahkan Hadiah Nobel pada tahun 1935. Dengan aksen British yang kedengaran merendahkan bagi Lawrence, Chadwick mencadangkan bahawa apa yang diperhatikan oleh pasukan Lawrence adalah pencemaran alat mereka.
Apabila beliau kembali ke Berkeley, Lawrence menggerakkan pasukannya untuk meneliti semula keputusan dengan teliti untuk mengumpulkan bukti yang cukup untuk meyakinkan Chadwick. Sementara itu, di makmal Cavendish, Rutherford dan Mark Oliphant mendapati bahawa deuterium melakurkan untuk membentuk helium-3, yang menyebabkan kesan yang diperhatikan oleh ahli siklotron. Chadwick bukan sahaja betul bahawa mereka telah memerhatikan pencemaran, tetapi mereka telah terlepas pandang satu lagi penemuan penting, iaitu pelakuran nuklear. Tindak balas Lawrence adalah untuk terus maju dengan penciptaan siklotron yang lebih besar. Siklotron 0.7 m (27 in) digantikan oleh siklotron 0.9 m (37 in) pada Jun 1937, yang kemudiannya digantikan oleh siklotron 1.5 m (60 in) pada Mei 1939. Ia digunakan untuk membedil besi dan menghasilkan isotop radioaktif pertamanya pada Jun.
2.2. Sumbangan dan Penemuan Saintifik
Penggunaan siklotron membuka jalan kepada penemuan saintifik yang signifikan, termasuk isotop baru dan aplikasi perubatan yang penting.
2.2.1. Penemuan Isotop dan Unsur
Pada Disember 1940, Glenn T. Seaborg dan Emilio Segrè menggunakan siklotron 1.5 m (60 in) untuk membedil uranium-238 dengan deuteron menghasilkan unsur baru, neptunium-238, yang mereput melalui pancaran beta untuk membentuk plutonium-238. Salah satu isotopnya, plutonium-239, boleh mengalami pembelahan nuklear, yang menyediakan cara lain untuk membuat bom atom. Penemuan teknisium juga dimungkinkan oleh siklotron.
2.2.2. Aplikasi Perubatan dan Biokimia
Oleh kerana lebih mudah untuk mengumpul wang untuk tujuan perubatan, terutamanya rawatan kanser, daripada untuk fizik nuklear, Lawrence menggalakkan penggunaan siklotron untuk penyelidikan perubatan. Bekerja dengan abangnya John dan Israel Lyon Chaikoff dari jabatan fisiologi Universiti California, Lawrence menyokong penyelidikan mengenai penggunaan isotop radioaktif untuk tujuan terapeutik. Fosforus-32 mudah dihasilkan dalam siklotron, dan John menggunakannya untuk menyembuhkan seorang wanita yang menghidap polisitemia vera, penyakit darah. John menggunakan fosforus-32 yang dicipta dalam siklotron 0.9 m (37 in) pada tahun 1938 dalam ujian pada tikus dengan leukemia. Beliau mendapati bahawa fosforus radioaktif tertumpu dalam sel kanser yang tumbuh dengan cepat. Ini kemudian membawa kepada ujian klinikal pada pesakit manusia. Penilaian terapi pada tahun 1948 menunjukkan bahawa remisi berlaku dalam keadaan tertentu. Lawrence juga berharap untuk kegunaan perubatan neutron. Pesakit kanser pertama menerima terapi neutron dari siklotron 1.5 m (60 in) pada 20 November. Chaikoff menjalankan ujian mengenai penggunaan isotop radioaktif sebagai penjejak radioaktif untuk meneroka mekanisme tindak balas biokimia.
Lawrence dianugerahkan Hadiah Nobel dalam Fizik pada November 1939 "untuk penciptaan dan pembangunan siklotron dan untuk hasil yang diperoleh dengannya, terutamanya berkaitan dengan unsur radioaktif buatan". Beliau adalah yang pertama di Berkeley serta yang pertama dari South Dakota menjadi Pemenang Nobel, dan yang pertama dihormati sedemikian semasa di universiti yang disokong oleh negeri. Majlis penganugerahan Nobel diadakan pada 29 Februari 1940, di Berkeley, California, disebabkan Perang Dunia II, di auditorium Wheeler Hall di kampus universiti. Lawrence menerima medalinya daripada Carl E. Wallerstedt, Konsul Jeneral Sweden di San Francisco. Robert W. Wood menulis kepada Lawrence dan secara tepat menyatakan "Ketika anda meletakkan asas untuk letupan kataklisma uranium... Saya yakin Nobel lama akan meluluskan."
Pada Mac 1940, Arthur Compton, Vannevar Bush, James B. Conant, Karl T. Compton, dan Alfred Lee Loomis pergi ke Berkeley untuk membincangkan cadangan Lawrence untuk siklotron 4.7 m (184 in) dengan magnet 4.50 K t yang dianggarkan berharga 2.65 M USD. Yayasan Rockefeller menyediakan 1.15 M USD untuk memulakan projek itu.
2.3. Perang Dunia II dan Projek Manhattan
Penglibatan Lawrence dalam Projek Manhattan adalah penting dalam pembangunan senjata nuklear, terutamanya melalui kaedah pengayaan uranium.
2.3.1. Makmal Radiasi dan Pengayaan Uranium
Selepas meletusnya Perang Dunia II di Eropah, Lawrence terlibat dalam projek ketenteraan. Beliau membantu merekrut kakitangan untuk Makmal Radiasi MIT, di mana ahli fizik Amerika membangunkan magnetron rongga yang dicipta oleh pasukan Mark Oliphant di Britain. Nama makmal baru itu sengaja disalin dari makmal Lawrence di Berkeley atas sebab keselamatan. Beliau juga terlibat dalam merekrut kakitangan untuk makmal bunyi bawah air untuk membangunkan teknik mengesan kapal selam Jerman. Sementara itu, kerja di Berkeley diteruskan dengan siklotron.
Lawrence menawarkan Segrè pekerjaan sebagai pembantu penyelidik-jawatan yang agak rendah bagi seseorang yang telah menemui unsur-dengan 300 USD sebulan selama enam bulan. Walau bagaimanapun, apabila Lawrence mengetahui bahawa Segrè terperangkap secara sah di California, beliau mengurangkan gaji Segrè kepada 116 USD sebulan. Apabila pengawas Universiti California ingin menamatkan pekerjaan Segrè kerana kewarganegaraan asingnya, Lawrence berjaya mengekalkan Segrè dengan mengambilnya sebagai pensyarah sambilan yang dibayar oleh Yayasan Rockefeller. Pengaturan serupa dibuat untuk mengekalkan pelajar kedoktorannya Chien-Shiung Wu (warganegara China) dan Kenneth Ross MacKenzie (warganegara Kanada) apabila mereka tamat pengajian.
Pada September 1941, Oliphant bertemu dengan Lawrence dan Oppenheimer di Berkeley, di mana mereka menunjukkan kepadanya tapak untuk siklotron 4.7 m (184 in) yang baru. Oliphant, seterusnya, menegur orang Amerika kerana tidak mengikuti cadangan Jawatankuasa MAUD British, yang menyokong program untuk membangunkan bom atom. Lawrence telah memikirkan masalah memisahkan isotop fisil uranium-235 daripada uranium-238, proses yang kini dikenali sebagai pengayaan uranium. Memisahkan isotop uranium adalah sukar kerana kedua-dua isotop mempunyai sifat kimia yang hampir sama, dan hanya boleh dipisahkan secara beransur-ansur menggunakan perbezaan jisim kecil mereka. Memisahkan isotop dengan spektrometer jisim adalah teknik yang Oliphant telah mempelopori dengan litium pada tahun 1934.
Lawrence mula menukar siklotron 0.9 m (37 in) lamanya menjadi spektrometer jisim gergasi. Atas cadangannya, pengarah Projek Manhattan, Brigadier Jeneral Leslie R. Groves Jr., melantik Oppenheimer sebagai ketua Makmal Los Alamos di New Mexico. Semasa Makmal Radiasi membangunkan proses pengayaan uranium elektromagnetik, Makmal Los Alamos mereka bentuk dan membina bom atom. Seperti Makmal Radiasi, ia dikendalikan oleh Universiti California.
Pengasingan isotop elektromagnetik menggunakan peranti yang dikenali sebagai kalutron, gabungan dua instrumen makmal, spektrometer jisim dan siklotron. Nama itu berasal dari "California university cyclotrons". Pada November 1943, pasukan Lawrence di Berkeley diperkuatkan oleh 29 saintis British, termasuk Oliphant.
Dalam proses elektromagnetik, medan magnet membelokkan zarah bercas mengikut jisim. Proses itu tidak elegan secara saintifik mahupun cekap secara industri. Berbanding dengan loji resapan gas atau reaktor nuklear, loji pengasingan elektromagnetik akan menggunakan lebih banyak bahan yang sukar didapati, memerlukan lebih banyak tenaga kerja untuk beroperasi, dan menelan belanja yang lebih tinggi untuk dibina. Walau bagaimanapun, proses itu diluluskan kerana ia berdasarkan teknologi yang terbukti dan oleh itu kurang berisiko. Selain itu, ia boleh dibina secara berperingkat, dan akan cepat mencapai kapasiti industri.
2.3.2. Pengeluaran Bahan Nuklear di Oak Ridge
Tanggungjawab untuk reka bentuk dan pembinaan loji pengasingan elektromagnetik di Oak Ridge, Tennessee, yang kemudiannya dikenali sebagai Y-12, diberikan kepada Stone & Webster. Kalutron, menggunakan 14.70 K t perak, dihasilkan oleh Allis-Chalmers di Milwaukee dan dihantar ke Oak Ridge. Reka bentuk itu memerlukan lima unit pemprosesan peringkat pertama, yang dikenali sebagai trek Alpha, dan dua unit untuk pemprosesan akhir, yang dikenali sebagai trek Beta. Pada September 1943, Groves membenarkan pembinaan empat trek lagi, yang dikenali sebagai Alpha II. Apabila loji itu mula diuji mengikut jadual pada Oktober 1943, tangki vakum 14 t bergerak keluar dari penjajaran kerana kuasa magnet dan terpaksa diikat dengan lebih selamat. Masalah yang lebih serius timbul apabila gegelung magnet mula mengalami litar pintas. Pada Disember, Groves mengarahkan magnet dipecahkan, dan segenggam karat ditemui di dalamnya. Groves kemudian mengarahkan trek dirobohkan dan magnet dihantar kembali ke kilang untuk dibersihkan. Sebuah loji penjerukan (logam) ditubuhkan di tapak untuk membersihkan paip dan kelengkapan.
Tennessee Eastman diupah untuk mengurus Y-12. Y-12 pada mulanya memperkaya kandungan uranium-235 hingga antara 13% dan 15%, dan menghantar beberapa ratus gram pertamanya ke makmal Los Alamos pada Mac 1944. Hanya 1 bahagian dalam 5,825 daripada suapan uranium muncul sebagai produk akhir. Selebihnya terpercik ke atas peralatan dalam proses itu. Usaha pemulihan yang gigih membantu meningkatkan pengeluaran kepada 10% daripada suapan uranium-235 menjelang Januari 1945. Pada Februari, trek Alpha mula menerima suapan yang sedikit diperkaya (1.4%) dari loji S-50 yang baru. Bulan berikutnya ia menerima suapan yang dipertingkatkan (5%) dari loji resapan gas K-25. Menjelang April 1945, K-25 menghasilkan uranium yang cukup diperkaya untuk disuap terus ke trek Beta.
Pada 16 Julai 1945, Lawrence memerhatikan Ujian nuklear Trinity bom atom pertama bersama Chadwick dan Charles A. Thomas. Hanya sedikit yang lebih teruja dengan kejayaannya daripada Lawrence. Persoalan bagaimana menggunakan senjata yang kini berfungsi pada Jepun menjadi isu bagi para saintis. Walaupun Oppenheimer tidak menyokong demonstrasi kekuatan senjata baru itu kepada pemimpin Jepun, Lawrence merasakan bahawa demonstrasi akan menjadi bijak. Apabila bom uranium digunakan tanpa amaran dalam pengeboman atom Hiroshima, Lawrence merasakan kebanggaan yang besar atas pencapaiannya.
Lawrence berharap Projek Manhattan akan membangunkan kalutron yang lebih baik dan membina trek Alpha III, tetapi ia dinilai tidak ekonomik. Trek Alpha ditutup pada September 1945. Walaupun berprestasi lebih baik daripada sebelumnya, ia tidak dapat bersaing dengan K-25 dan K-27 yang baru, yang mula beroperasi pada Januari 1946. Pada Disember, loji Y-12 ditutup, dengan itu mengurangkan gaji Tennessee Eastman dari 8,600 kepada 1,500 dan menjimatkan 2.00 M USD sebulan. Bilangan kakitangan di Makmal Radiasi menurun dari 1,086 pada Mei 1945 kepada 424 pada akhir tahun.
2.4. Aktiviti Pasca-Perang dan Sains Besar (Big Science)
Selepas perang, Lawrence menjadi penyokong kuat "Sains Besar", iaitu pendekatan penyelidikan yang memerlukan pembiayaan kerajaan yang besar dan peralatan berskala besar.
2.4.1. Sokongan kepada Sains Besar
Selepas perang, Lawrence berkempen secara meluas untuk penajaan kerajaan bagi program saintifik berskala besar. Beliau adalah penyokong kuat Sains Besar dengan keperluannya untuk mesin besar dan wang besar, dan pada tahun 1946 beliau meminta Projek Manhattan lebih daripada 2.00 M USD untuk penyelidikan di Makmal Radiasi. Groves meluluskan wang itu, tetapi memotong beberapa program, termasuk cadangan Seaborg untuk makmal radiasi "panas" di Berkeley yang padat penduduk, dan John Lawrence untuk pengeluaran isotop perubatan, kerana keperluan ini kini boleh dipenuhi dengan lebih baik dari reaktor nuklear. Satu halangan adalah Universiti California, yang tidak sabar untuk melepaskan obligasi ketenteraan masa perangnya. Lawrence dan Groves berjaya memujuk Sproul untuk menerima lanjutan kontrak. Pada tahun 1946, Projek Manhattan membelanjakan 7 USD untuk fizik di Universiti California bagi setiap dolar yang dibelanjakan oleh universiti.
2.4.2. Pembangunan Pemecut Baharu dan Makmal
Siklotron 4.7 m (184 in) telah disiapkan dengan dana masa perang dari Projek Manhattan. Ia menggabungkan idea-idea baru oleh Ed McMillan, dan disiapkan sebagai sinkrosiklotron. Ia mula beroperasi pada 13 November 1946. Buat pertama kali sejak 1935, Lawrence secara aktif mengambil bahagian dalam eksperimen, bekerja dengan Eugene Gardner dalam percubaan yang tidak berjaya untuk mencipta meson pi yang baru ditemui dengan sinkrotron. César Lattes kemudian menggunakan alat yang mereka cipta untuk mencari meson pi negatif pada tahun 1948.
Tanggungjawab untuk Makmal Kebangsaan Jabatan Tenaga Amerika Syarikat diserahkan kepada Suruhanjaya Tenaga Atom Amerika Syarikat (AEC) yang baru ditubuhkan pada 1 Januari 1947. Pada tahun itu, Lawrence meminta 15.00 M USD untuk projeknya, yang termasuk pemecut linear baru dan sinkrotron gigaelectronvolt baru yang dikenali sebagai bevatron. Kontrak Universiti California untuk mengendalikan makmal Los Alamos akan tamat pada 1 Julai 1948, dan beberapa ahli lembaga ingin melepaskan universiti daripada tanggungjawab mengendalikan tapak di luar California. Selepas beberapa rundingan, universiti bersetuju untuk melanjutkan kontrak untuk apa yang kini dikenali sebagai Makmal Kebangsaan Los Alamos selama empat tahun lagi dan melantik Norris Bradbury, yang telah menggantikan Oppenheimer sebagai pengarahnya pada Oktober 1945, sebagai profesor. Tidak lama selepas itu, Lawrence menerima semua dana yang beliau minta.
3. Ideologi dan Falsafah
Pendekatan saintifik Lawrence dicirikan oleh intuisi yang kuat, manakala pandangan politiknya, terutamanya semasa Perang Dingin, mempunyai kesan yang signifikan terhadap kerjaya dan warisannya.
3.1. Metodologi Saintifik
Lawrence mempunyai pendekatan yang sangat luar biasa terhadap masalah fizik yang rumit, dan apabila menjelaskan idea-idea baru kepadanya, seseorang dengan cepat belajar untuk tidak mengelirukan isu dengan menulis persamaan pembezaan yang mungkin kelihatan menjelaskan keadaan. Lawrence akan mengatakan sesuatu yang bermaksud beliau tidak mahu diganggu oleh butiran matematik, tetapi "jelaskan fizik masalah itu kepada saya." Seseorang boleh hidup dekat dengannya selama bertahun-tahun, dan menganggapnya sebagai hampir buta matematik, tetapi kemudian dikejutkan untuk melihat betapa lengkapnya beliau mengekalkan kemahirannya dalam matematik elektrik dan magnetisme klasik.
3.2. Pandangan Politik dan Aktiviti Zaman Perang Dingin
Walaupun beliau mengundi Franklin Roosevelt, Lawrence adalah seorang Republikan, yang sangat tidak bersetuju dengan usaha Oppenheimer sebelum perang untuk menyatukan pekerja Makmal Radiasi, yang Lawrence anggap sebagai "aktiviti berhaluan kiri". Lawrence menganggap aktiviti politik sebagai pembaziran masa yang lebih baik dihabiskan untuk penyelidikan saintifik, dan lebih suka ia tidak dimasukkan ke dalam Makmal Radiasi.
Dalam iklim Perang Dingin yang dingin di Universiti California selepas perang, Lawrence menerima tindakan Jawatankuasa Aktiviti Bukan Amerika Dewan sebagai sah, dan tidak melihatnya sebagai petunjuk masalah sistemik yang melibatkan kebebasan akademik atau hak asasi manusia. Beliau melindungi individu di makmalnya, tetapi lebih melindungi reputasi makmal. Beliau terpaksa mempertahankan kakitangan Makmal Radiasi seperti Robert Serber yang disiasat oleh Lembaga Keselamatan Personel universiti. Dalam beberapa kes, beliau mengeluarkan rujukan watak untuk menyokong kakitangan. Walau bagaimanapun, Lawrence melarang abang Robert Oppenheimer, Frank, dari Makmal Radiasi, merosakkan hubungannya dengan Robert. Kempen sumpah kesetiaan yang pahit di Universiti California juga menyebabkan ahli fakulti pergi. Apabila perbicaraan diadakan untuk membatalkan kebenaran keselamatan Robert Oppenheimer, Lawrence enggan hadir kerana sakit, tetapi transkrip di mana beliau mengkritik Oppenheimer dibentangkan tanpa kehadirannya. Kejayaan Lawrence dalam membina makmal yang kreatif dan kolaboratif terjejas oleh perasaan tidak senang dan ketidakpercayaan akibat ketegangan politik.
Lawrence terkejut dengan ujian nuklear pertama Kesatuan Soviet pada Ogos 1949. Tindak balas yang sesuai, beliau menyimpulkan, adalah usaha habis-habisan untuk membina senjata nuklear yang lebih besar: bom hidrogen. Beliau mencadangkan untuk menggunakan pemecut dan bukannya reaktor nuklear untuk menghasilkan neutron yang diperlukan untuk mencipta tritium yang diperlukan oleh bom, serta plutonium, yang lebih sukar, kerana tenaga yang jauh lebih tinggi diperlukan. Beliau mula-mula mencadangkan pembinaan Mark I, prototaip pemecut linear 25 MeV berharga 7.00 M USD, yang diberi nama kod Materials Test Accelerator (MTA). Beliau tidak lama kemudian bercakap mengenai MTA yang baru, lebih besar yang dikenali sebagai Mark II, yang boleh menghasilkan tritium atau plutonium dari uranium-238 yang habis. Serber dan Segrè cuba dengan sia-sia untuk menjelaskan masalah teknikal yang menjadikannya tidak praktikal, tetapi Lawrence merasakan bahawa mereka tidak patriotik.
Lawrence menyokong kuat kempen Edward Teller untuk makmal senjata nuklear kedua, yang Lawrence cadangkan untuk ditempatkan bersama MTA Mark I di Livermore, California. Lawrence dan Teller terpaksa membahaskan kes mereka bukan sahaja dengan Suruhanjaya Tenaga Atom, yang tidak mahukannya, dan Makmal Kebangsaan Los Alamos, yang sangat menentang, tetapi dengan penyokong yang merasakan bahawa Chicago adalah tapak yang lebih jelas untuknya. Makmal baru di Livermore akhirnya diluluskan pada 17 Julai 1952, tetapi MTA Mark II dibatalkan. Pada masa ini, Suruhanjaya Tenaga Atom telah membelanjakan 45.00 M USD untuk Mark I, yang telah mula beroperasi, tetapi terutamanya digunakan untuk menghasilkan polonium untuk program senjata nuklear. Sementara itu, Kosmotron Makmal Kebangsaan Brookhaven telah menjana pancaran 1 GeV.
4. Kematian
Pada Julai 1958, Presiden Dwight D. Eisenhower meminta Lawrence untuk pergi ke Geneva, Switzerland, untuk membantu merundingkan cadangan Perjanjian Larangan Ujian Nuklear Separa dengan Kesatuan Soviet. Pengerusi AEC Lewis Strauss telah mendesak kemasukan Lawrence. Kedua-dua lelaki itu telah membahaskan kes untuk pembangunan bom hidrogen, dan Strauss telah membantu mengumpul dana untuk siklotron Lawrence pada tahun 1939. Strauss berminat untuk mempunyai Lawrence sebagai sebahagian daripada delegasi Geneva kerana Lawrence diketahui menyokong ujian nuklear yang berterusan. Walaupun menderita serangan teruk kolitis ulseratif kroniknya, Lawrence memutuskan untuk pergi, tetapi beliau jatuh sakit semasa di Geneva, dan dikejarkan kembali ke hospital di Universiti Stanford. Pakar bedah membuang sebahagian besar usus besarnya, tetapi menemui masalah lain, termasuk aterosklerosis teruk di salah satu arterinya. Beliau meninggal dunia di Palo Alto Hospital pada 27 Ogos 1958, sembilan belas hari selepas hari lahirnya yang ke-57. Molly tidak mahu pengebumian awam tetapi bersetuju untuk upacara peringatan di Gereja Kongregasi Pertama di Berkeley. Presiden Universiti California Clark Kerr menyampaikan eulogi.
5. Penilaian dan Warisan
Ernest Orlando Lawrence meninggalkan warisan yang mendalam dalam bidang sains dan masyarakat, diiktiraf melalui pelbagai anugerah dan penamaan peringatan, namun peranannya dalam pembangunan senjata nuklear kekal menjadi subjek kritikan.
5.1. Anugerah dan Penghormatan Utama
Selain Hadiah Nobel, Lawrence menerima Pingat Elliott Cresson dan Pingat Hughes pada tahun 1937, Hadiah Comstock dalam Fizik pada tahun 1938, Pingat dan Hadiah Duddell pada tahun 1940, Pingat Holley pada tahun 1942, Pingat Merit pada tahun 1946, Hadiah William Procter untuk Pencapaian Saintifik pada tahun 1951, Pingat Faraday pada tahun 1952, dan Anugerah Enrico Fermi dari Suruhanjaya Tenaga Atom pada tahun 1957. Beliau dipilih sebagai ahli Akademi Sains Kebangsaan Amerika Syarikat pada tahun 1934, dan kedua-dua Akademi Seni dan Sains Amerika dan Persatuan Falsafah Amerika pada tahun 1937. Beliau dijadikan Pegawai Legion d'Honneur pada tahun 1948, dan merupakan penerima pertama Anugerah Sylvanus Thayer oleh Akademi Tentera Amerika Syarikat pada tahun 1958.
5.2. Penamaan Peringatan
Hampir serta-merta selepas kematian Lawrence, Pengawas Universiti California mengundi untuk menamakan semula dua makmal penyelidikan nuklear universiti sempena nama Lawrence: Makmal Kebangsaan Lawrence Livermore dan Makmal Kebangsaan Lawrence Berkeley. Anugerah Ernest Orlando Lawrence telah ditubuhkan sebagai penghormatan kepadanya pada tahun 1959. Unsur kimia nombor 103, yang ditemui di Makmal Kebangsaan Lawrence Berkeley pada tahun 1961, dinamakan lawrencium sempena namanya. Pada tahun 1968, Pusat Pendidikan Sains Awam Lawrence Hall of Science ditubuhkan sebagai penghormatan kepadanya. Kertas kerjanya berada di Perpustakaan Bancroft di Universiti California, Berkeley.
5.3. Impak kepada Sains dan Masyarakat
George B. Kauffman menulis bahawa: "Sebelumnya, "sains kecil" dijalankan sebahagian besarnya oleh individu-individu tunggal yang bekerja dengan cara yang sederhana dalam skala kecil. Selepas beliau, perbelanjaan industri yang besar, dan terutamanya kerajaan, tenaga manusia dan pembiayaan kewangan menjadikan "sains besar," yang dijalankan oleh pasukan penyelidikan berskala besar, segmen utama ekonomi negara." Lawrence secara signifikan mengubah cara penyelidikan saintifik dijalankan, mempromosikan model "Sains Besar" yang memerlukan sumber daya yang besar dan kolaborasi berskala besar. Ini membawa kepada kemajuan pesat dalam fizik zarah dan teknologi nuklear, tetapi juga menimbulkan implikasi sosial dan etika yang kompleks.
5.4. Kritikan dan Kontroversi
Pada tahun 1980-an, balu Lawrence memohon kepada Lembaga Pengawas Universiti California beberapa kali untuk mengeluarkan nama suaminya dari Makmal Livermore Lawrence, disebabkan tumpuannya pada senjata nuklear yang Lawrence bantu bina, tetapi ditolak setiap kali. Beliau hidup lebih lama daripada suaminya selama lebih 44 tahun dan meninggal dunia di Walnut Creek, California, pada usia 92 tahun pada 6 Januari 2003. Penglibatannya dalam pembangunan senjata nuklear, terutamanya bom atom dan bom hidrogen, serta pandangannya yang tegas mengenai isu keselamatan negara semasa Perang Dingin, telah menjadi subjek perdebatan dan kritikan. Walaupun beliau merasakan kebanggaan atas pencapaiannya dalam Projek Manhattan, pandangan ini tidak dikongsi secara universal, dan warisannya terus dinilai dari perspektif saintifik dan etika. Lawrence digambarkan oleh Josh Hartnett dalam filem Christopher Nolan 2023, Oppenheimer.