Ernest Lawrence, Premio Nobel inventor del ciclotrón

8 de agosto de 1901, en Canton (Estados Unidos) - 27 de agosto de 1958, en Palo Alto (California, Estados Unidos)

Ernest Orlando Lawrence se graduó en Química en la Universidad de Dakota del Sur en 1922 y su maestría en Físcia en la Universidad de Minnesota en 1923, bajo la supervisión de William Francis Gray Swan que le animó a que obtuviera su doctorado en Física en Yale en 1925 con su tesis versada sobre el efecto fotoeléctrico del vapor de potasio.

Por recomendación de Swann, recibó una beca del Consejo Nacional de Investigación de los Estados Unidos y en lugar de emplearla en un viaje a Europa, como era constumbre en la época, decidió quedarse en Yale como investigador junto a Swann.

Con la asistencia de Jesse Wakefield Beams, Lawrence continuó investigando el efecto fotoeléctrico. Demostraron que los fotoelectrones aparecían 2 x 10^-9 segundos después de la colisión de los fotones contra la superficie fotoeléctrica, cerca del momento límite de la medición. La reducción del tiempo de emisión por una interrupción de la fuente de luz (con un encendido y apagado rápido) hizo que el espectro de energía emitida fuera más amplico, en conformidad con el principio de incertidumbre de Heisenberg.

En 1928, fue contratado como profesor asociado de Física en la Universidad de de Berkeley en California y, dos años más tarde, se convirtió en el profesor titular más joven.

Lawrence concibió la idea del ciclotrón el año 1929. Su invento empezó como un boceto en un trozo de una servilleta de papel mientras estaba en la biblioteca echó un vistazo a un artículo escrito por Rolf Widerøe y se sintió intrigado por uno de sus diagramas. En este se representaba un dispositivo con una serie de electrodos de distinta longitud y que producía partículas de alta energía por medio de una sucesión de unas pequeñas "pulsaciones". Uno de sus alumnos, M. Stanley Livingstone, se apropió de su idea y construyó un artefacto capaz de acelerar protones hasta suministrarles una energía de 13.000 electrón-voltios (eV). Animado por el éxito de su alumno, Lawrence diseñó otro ciclotrón, capaz de comunicar a las partículas subatómicas una energía de hasta 1.200.000 eV, energía suficiente para provocar la desintegración del núcleo atómico.

En esos años, los físicos comenzaban a explorar el núcleo atómico. En 1919, Ernest Rutherford había bombardeado átomos de nitrógeno con partículas alfa y logrado extraer protenes de algunos de sus núcleos. No se sabía que los núcleos tienen una carga positiva que repele otros núcleos con la misam carga eléctrica y están unidos firmemente por una fuerza que apenas empezaban a entender. Para separarlos o desintegrarlos, se requería de energías más altas, del orden de millones de voltios.

Para ello, comprendió que un acelerador de partículas sería demasiado grande y dificil de manipular para su laboratorio universitario. Buscando un amanera de construir uno más compacto, decidió crear una cámara de aceleración circular entre los polos de un electroimán. El campo magnético mantendría los protones cargados en una trayectoria en esperila a medida que aceleran entre dos electrodos semicirculares conectados a un potencial alterno. Después de un centenar de vueltas, los protones podrían impactar en un objetivo, como un haz de partículas de alta energía.

En los siguientes años construyó una serie de ciclotrones cada vez más grandes y costosos. Su Laboratorio de Radiación se convirtió en el laboratorio oficial de la Universidad de California en 1936, con Lawrence como director que apoyaba el uso del ciclotrón tanto en investigaciones de Física como de radioisótopos para uso médico. En uno de sus ciclotrones, consiguió aislar por primera vez el tecnecio, el primer elemento no presente en la naturaleza obtenido de forma artificial. Con el ciclotrón también obtuvo fósforo radiactivo y otros isótopos para uso médico; así mismo advirtió la utilidad de los haces de neutrones en el tratamiento de enfermedades cancerígenas.

En 1932, mientras estaba en Yale, se casó Mary Kimberly "Molly" Blumer, con la que tuvo seis hijos, a uno de llos le puso el nombre de su mejor amigo en Berkeley, Robert Oppenheimer.

Curiosamente, en 1941, la hermana de Molly se casón con Edwin Mattison McMillan, quien llegaría a ganar el Premio Nobel de Química en 1951. Unos años antes, en 1933, McMillan había aceptado una oferta de Lawrence para unirse al Laboratorio de Radiación. Junto con M. Stanley Livingston descubrió al O-15, un isótopo del oxígeno que emite positrones, e investigó la absorción de rayos gamma producidos por el bombardeo de flúor con protones.

En 1939 recibió el Premio Nobel de Física por sus investigaciones.

Durante la Segunda Guerra Mundial desarrolló la separación isotópica electromagnética en su laboratorio utilizando un dispositivo conocido como calutrón, un híbrido entre un espectrómetro de masas estándar y el ciclotrón. Esto llevó a la construcción de una enorme planta de separación electromagnética en Oak Ridge, que llegó a ser conocida como "Y-12". Su proceso era ineficiente, pero funcionaba.

Después de la Guerra, participó en a campaña por el patrocinio gubernamental de importantes programas científicos y fue defensor de la "Gran Ciencia" ("Big Science"), que requiere maquinaria de gran tamaño y una inversión cuantiosa. En esta fase fundó el laboratorio de Livermore.

Después de su muerte en 1958, los rectores d ela Universidad de California renombradon sus Laboratorios de Radiacón en Livermore y Berkelye como Laboratorio Nacional Lawrence en ambas ubicaciones como homenaje a este gran científico.

Además del Premio Nobel, recibió multitud de premios y medallas y el elemento químico número 103 de la tabla periódica se llamó "lawrencio" en su honor.