ナプキンに描いた絵がノーベル賞を受賞し、「ビッグサイエンスの父」となった

ローレンスはサイクロトロンを発明・開発し、放射線研究所を創設・拡張して数多くの重要な発見につながり、1939年にノーベル物理学賞を受賞しました。彼が率いた研究所は物理学の研究を今日「ビッグサイエンス」として知られる分野へと押し進めたため、ローレンスは「ビッグサイエンスの父」としても知られています。第二次世界大戦中、ローレンスのチームはウラン濃縮プロジェクトを担当し、原子爆弾の製造に決定的な貢献をした。そのためオッペンハイマーは、米国の原子力分野の多くの側面において、ローレンスが最も影響力のある科学者であり、自分よりも重要であると信じていた。

著者 |王山琴

2012年、建設に130億ドル以上の費用がかかった大型ハドロン衝突型加速器（LHC）がヒッグス粒子を発見した。 2015年、11億ドル以上の費用をかけたレーザー干渉計重力波観測所（LIGO）が重力波を直接検出した。このようなプロジェクトは「ビッグサイエンス」として知られています。

大規模な科学プロジェクトには、大型の機器、巨額の資金、多数の人材が関わり、実験台で実行できる「小規模な科学」プロジェクトや、ペンと紙と通常のコンピューターのみを必要とする理論研究とは大きく異なります。過去数十年にわたり、大規模な科学プロジェクトは実験物理学と天文学の主流となってきました。

ビッグサイエンスへと移行する過程で、一人の人物が重要な役割を果たしました。アーネスト・オーランド・ローレンス (1901-1958) です。ローレンスはサイクロトロンを発明して精力的に開発し、「放射線研究所」を創設して拡張したため、「ビッグサイエンスの父」として知られています。

ローレンス、1939年。画像提供：ノーベル財団

ビッグサイエンスの先駆者として、ローレンス率いるチームは第二次世界大戦中のウラン濃縮プロジェクトを担当しました。原子爆弾の製造における同社の地位は、オッペンハイマー（J.ロバート・オッペンハイマー、1904-1967）に劣らないものでした。オッペンハイマーは、当時のローレンスの地位が自分の地位を上回っているとさえ信じていた。

この記事では、ローレンスの生涯、業績、そして彼が残した科学的遺産について紹介します。

初期の学術活動

ローレンスは1901年8月8日、米国サウスダコタ州の小さな町カントンで生まれました。彼の父カール・ローレンス（1871-1954）と母グンダ・ローレンス（1874-1959）はともに教師であり、ノルウェー移民の子孫であった。ローレンスにはジョン・ローレンス（1904-1991）という弟がいた。

高校卒業後、ローレンスはミネソタ州のセント・オラフ大学で 1 年間学び、その後サウスダコタ大学に転校し、1922 年に化学の学士号を取得しました。その後、ミネソタ大学で 1 年間過ごし、物理学の修士号を取得しました。彼の研究テーマは、磁場の中で楕円体を回転させる実験装置を作ることでした。その後、ローレンスはシカゴ大学に進学し、その後イェール大学に転校してカリウム蒸気の光電効果に関する博士号を取得しました。

1925年にローレンスは博士号を取得した。彼は物理学の博士号を取得し、光電効果に関する研究を続けるために学校に留まりました。ローレンスは、講師になる前に飛び級して助教授になったため、同僚の一部から不満を招いた。 1928年、カリフォルニア大学バークレー校（UCB）物理学科が彼を准教授として採用し、ローレンスは喜んでその職に就きました。翌年、オッペンハイマーがUCBにやって来て、ローレンスはすぐに彼の親友になった。

1930年、29歳でローレンスは同校最年少の教授となった。 1932年に彼は恋人のメアリー・ブルーマー（1910-2003）と結婚した。メアリーはヴァッサー大学を卒業し、その後ハーバード大学医学部で大学院課程を修了しました。メアリーの父、ジョージ・ブルーマー（1872-1962）は、1910年から1920年までイェール大学医学部の学部長を務めた。

1934年、ローレンス夫妻に最初の子供、ジョン・エリック・ローレンス（1934年 - 2010年）が生まれました。彼らにはさらに5人の子供が生まれました。マーガレット、メアリー、ロバート、バーバラ、スーザンです。 [1]

メアリーとローレンス、娘のマーガレットと息子のエリックが 1939 年にカリフォルニア大学バークレー校の物理学棟の外にいる。画像提供: ローレンス・バークレー国立研究所

サイクロトロンおよび放射線研究所

1929 年 4 月のある晩、ローレンスはノルウェーの物理学者ロルフ・ヴィルデロー (1902-1996) の論文を見て非常に興奮しました。ヴィドロイは、交流電流を使用して粒子を連続的に加速できる直線加速管を備えた加速器を考案しました。計算の結果、ローレンスは、まっすぐなパイプを使って荷電粒子を十分な速度まで加速するには、非常に長いパイプが必要であることに気づきました。

ローレンスはすぐにもっとコンパクトな装置を思いつき、ナプキンにその設計図を描きました。そのコアは、断面が文字「D」のような形をした 2 つの空洞、つまり「D 字型ボックス」です。電場の作用により、荷電粒子はまず 1 つの D 字型の箱から出発し、別の D 字型の箱に入り、次に磁場の作用により半円を移動します。電場の方向が変わると、粒子は元のD字型の箱に加速され、磁場の作用で半円運動を完了し、再び別のD字型の箱に入ります。このプロセスは何度も繰り返され、長いパイプを必要とせずに粒子を非常に高速に加速することができます。

サイクロトロンの概略図。この図はローレンスの 1934 年の特許申請書に記載されています。左が「上面図」、右が「側面図」です。画像クレジット: アーネスト・O・ローレンス - 米国特許 1,948,384

ローレンスは後にそれを「サイクロトロン」と呼んだ。その考えはローレンスを興奮させた。翌日、彼のそばを通りかかった同僚の家族は、彼が「僕は有名になるんだ！」と叫ぶのを聞いた。 [2] しかし、そのような加速器を構築することは実際には困難です。ローレンスはそれをしばらく脇に置いておくことしかできなかった。ある時、彼はこのアイデアを、訪問中のノーベル賞受賞者オットー・シュテルン（1888-1969）に話しました。シュテルンは非常に興奮し、すぐに研究室に行って作業を始めるように彼に依頼しました。 [2] その後、ローレンスは大学院生のニールス・エドレフセン（1893-1971）に、彼が思い描いていたサイクロトロンの建造を手伝ってくれるよう依頼した。

1930 年 4 月、エドフソンは粗雑な模型機を製作しました。これは世界初のサイクロトロンでした。直径はわずか4インチ（10cm、磁石の直径を指す、以下同様）で、片手で持てる大きさで、価格は合計25ドル（現在の価値で460ドルに相当）でした。 [3]

1930年9月にエドフソンがUCBを去った後、ローレンスは大学院生のミルトン・リビングストン（1905-1986）にもっと大きなサイクロトロンを建造するよう依頼した。 1931 年 1 月、リビングストンは陽子を 1.22 MeV まで加速する 11 インチ (28 cm) サイクロトロンを製作しました。これは実用的な最初のサイクロトロンでした。 1932年、ローレンスはサイクロトロンの特許を申請した。

ローレンスのサイクロトロンの発明には幸運の要素もあった。同じ時期に、ドイツの物理学者マックス・ステーンベック（1904-1981）が1927年にサイクロトロンのアイデアを初めて提案しました。ハンガリーの物理学者レオ・シラード（1898-1964）も1928年にサイクロトロンを考案し、サイクロトロンの周波数（共鳴条件）を初めて計算し、1929年に特許を申請しました。しかし、彼らは関連する研究や特許を公表せず、サイクロトロンを製造したり、製造を手伝ってくれる人を見つけたりしませんでした。こうしてローレンスはサイクロトロンの発明者となった。

ローレンスは、原子物理学の分野におけるサイクロトロンの大きな将来性を予見していました。 1931 年 8 月 26 日、ローレンスは UCB 物理学部に放射線研究所を設立しました。 1932 年初頭、ローレンスとリビングストンは、重さ 80 トンの磁石を備えた 27 インチ (69 cm) のサイクロトロンを設計しました。その後、ローレンスは知り合いの裕福な人々を説得して、自分のチームに資金援助を依頼し、さらに大型のサイクロトロンを建造した。

実りある業績、ノーベル賞受賞

1934 年、イレーヌ・ジョリオ＝キュリー (1897-1956) と夫のジャン・ジョリオ＝キュリー (1900-1958) は人工放射能を発見しました。ローレンス氏と彼のチームは、27インチのサイクロトロンを使用して陽子を加速し、それを炭素13に衝突させて窒素の人工放射性同位体である窒素13を生成した。

1936 年 7 月、放射線研究所は正式な部門となり、ローレンスが初代所長に就任しました。 1937 年 6 月、ローレンスのチームは 37 インチ (94 cm) のサイクロトロンを建設しました。同年、イタリアの物理学者エミリオ・セグレ（1905-1989）と彼の同僚は、ローレンスから送られたサンプルの中に元素番号43のテクネチウムが存在することを確認した。これらのサンプルは、サイクロトロンによって加速された粒子をターゲットに照射することによって生成されました。

1939 年 5 月、ローレンスのチームは 60 インチ (152 cm) のサイクロトロンを建設しました。同年6月、ローレンスのチームはこれを使って陽子を加速し、鉄に衝突させて一連の新しい放射性同位体を得た。

これらの功績により、ローレンスは1939年11月にノーベル物理学賞を受賞し、UCB出身者として初のノーベル賞受賞者となった。彼は「サイクロトロンの発明と開発、そしてそこから得られた成果、特に人工放射性元素に関する成果」に対してこの賞を受賞した。当時、ヨーロッパとアメリカ間を航行する船舶がナチスドイツの潜水艦の攻撃を受けていたため、彼は賞を受け取るためにスウェーデンに行かなかった。授賞式は1940年2月29日にUCBキャンパスで開催されました。

1938 年、60 インチ (1.52 メートル) サイクロトロンが完成する前に、放射線研究所の科学者たちが磁石のヨークの上で集合写真を撮影しました。ローレンスは最前列の左から4番目、オッペンハイマーは最上列の真ん中から頭を出してパイプを吸っている人物です。画像提供: ローレンス・バークレー国立研究所

ノーベル賞を受賞したことで、ローレンスと彼の研究室の評判は劇的に高まり、資金を獲得しやすくなり、すぐにさらに多くの重要な成果が生み出されるようになりました。 1940年、放射線研究所のマーティン・ケイメン（1913-2002）とサム・ルーベン（1913-1943）は、サイクロトロンで加速された陽子をグラファイトに照射して炭素14を得ました。これが人類が炭素14を発見した初めての事例でした。同年、デール・コーソン（1914-2012）、ケネス・マッケンジー（1912-2002）、セグレは元素番号85のアスタチンを生成した。

エドウィン・マクミラン（1907-1991）は、37インチサイクロトロンで加速された重水素原子核をベリリウムに衝突させた。反応によって放出された中性子はウランへの衝突に使用され、最終的に生成物から元素93が特定されました。それはすぐにネプツニウムと名付けられました。これは世界で初めて生成された「超ウラン元素」（ウランよりも多くの陽子を持つ元素）でした。 1941年、マクミランはローレンスの妻の妹であるエルシー・ブルーマー（1913年 - 1997年）と結婚し、ローレンス家の義理の兄弟となった。 1951年、マクミランはネプツニウムの発見によりノーベル化学賞を受賞した。

同じく 1940 年に、ローレンスは 184 インチ サイクロトロンの建設を開始しました。このサイクロトロンは、重量 4,500 トンの磁石と 265 万ドル (現在の価値で 5,800 万ドル) の予算をかけて建設されました。 UCB 物理学科の建物内の実験室にはこのような大型の機械を設置できなかったため、放射線実験室はバークレー ヒルの丘の中腹に移転されました。

マクミラン（左）とローレンス（右）。画像出典: ENERGY.GOV

ロレンスが創設し、拡張した放射線研究所での新元素の創出の成果により、米国は人工放射能の分野でヨーロッパの先進レベルに追いつき、世界のトップクラスにランクされるようになりました。そのため、ローレンスは米国で最も優れた科学リーダーの一人として認められています。

マンハッタン計画

1938 年 12 月、ウランの核分裂現象が発見されました (「人類の運命を変えたこの発見は、多くのノーベル賞受賞者の努力の結晶です」を参照)。その後の研究により、ウラン235の核分裂が連鎖反応を引き起こし、核エネルギーを放出して原子爆弾の核を作ることができることが確認された。これらの発見は、意図せずして、核エネルギーと核兵器の時代への扉を開いた。

アメリカはすぐに原子爆弾の研究を開始し、後にS-1委員会となるウラン委員会を設立した。ローレンスは委員会の委員の一人であり、したがって原爆計画に関する主要な意思決定者の一人でもあった。この時点では、オッペンハイマーはまだ原爆計画に関わっていなかった。

S-1 委員会のメンバーが 1942 年 9 月 13 日に集合写真を撮影しています。左から右に、ハロルド ユーリー (1893-1981)、ローレンス、ジェームズ コナント (1893-1978)、ライマン ブリッグス (1874-1963)、エガー マーフリー (1898-1962)、アーサー コンプトン (1892-1962) です。画像出典: LBL NEWS Magazine、Vol. 6、第3号、1981年秋、p. 32

1941 年 2 月、グレン・シーボーグ (1912-1999) とその協力者は、放射線研究所のサイクロトロンを使用して、元素番号 94 のプルトニウムの最初の同位体であるプルトニウム 239 を生成しました (シーボーグは、この功績によりマクミランと共に 1951 年のノーベル化学賞を共同受賞しました)。彼らはすぐにプルトニウム 239 が核分裂すること、そしてその核分裂効率がウラン 235 よりも高いこと、そして原子爆弾の製造にも使用できることを発見しました。

1942年8月、原子爆弾の開発を目的としたマンハッタン計画が正式に開始されました。原子爆弾の原料はウラン235とプルトニウム239である。前者は天然ウランから分離する必要があり、後者はウラン238に中性子を照射（衝撃）することで得られる。ローレンスが率いる放射線研究所は濃縮ウランの製造を担当し、コンプトンが率いる「冶金研究所」はプルトニウムの製造を担当した。

1942年9月、レスリー・グローブス・ジュニア（1896-1970）がマンハッタン計画の責任者に任命されました。彼は、コンプトン、ローレンス、またはユーリーが、原子爆弾の設計と製造を担当する中央研究所 (後のロスアラモス研究所) の所長になることを望んでいた。なぜなら、彼らは全員ノーベル賞受賞者であり、豊富な管理経験を持ち、セキュリティ上のリスクもなかったからだ。しかし、彼はこの3人が担っている仕事があまりにも重要であり、彼らがそれぞれの役職を離れることはできないと考え、他の候補者を探さなければならなかった。 [4]最終的に、コンプトンらの推薦により、グローブスはオッペンハイマーを研究所の所長に任命した。

電磁分離とカリフォルニア大学サイクロトロン

天然ウランのうち、ウラン 235 はわずか 0.714% です (99.28% がウラン 238、0.006% がウラン 234)。濃縮ウランを得るためのプロセスは、ウラン238の大部分を分離することです。ウラン235とウラン238は化学的性質が同じであるため、化学的方法では分離できず、物理的方法でのみ分離できます。具体的な方法としては、電磁分離、ガス拡散、液体熱拡散、遠心分離などがあります。当時、最後の 2 つの方法は効率が悪すぎたため、最も有望視されていたのは電磁分離とガス拡散でした。

電磁分離の原理は、粒子が質量分析計の真空チャンバーに送り込まれた後、磁場によって偏向されるというものです。質量の異なる粒子は、偏向の度合いも異なります。真空チャンバー内で半円を回った後、異なるコレクターに入ります。これが質量分析の基本原理です。

1941 年 11 月 24 日、ローレンスらは 37 インチ サイクロトロンの磁石を取り外し、質量分析計を設置しました。この分析計は「カリフォルニア大学サイクロトロン」、略してカルトロンと呼ばれました。 「電磁同位体分離器」とも訳される。厳密に言えば、この名称は電磁分離を使用するすべての同位体分離装置に適用され、「カリフォルニア大学サイクロトロン」はその 1 つのタイプにすぎません。これら2つは同じではありません。ただし、便宜上、以下の説明ではこの機械を「同位体分離装置」と呼ぶことにします。

1941 年 12 月 2 日、カリフォルニア大学の加速器が初めて稼働しました。 1942年1月14日、カリフォルニア大学の加速器は9時間稼働し、濃度25%のウラン235を18マイクログラム得た。効率を改善するために、ローレンスは建設中だった 184 インチサイクロトロンの磁石を解体し、より大きな同位体分離器 (XA) を建設しました。これは 1942 年 5 月 26 日に完成し、稼働しました。

しかし、すでに恐ろしく巨大なこれらの加速器は、電磁分離の実現可能性と効率をテストするためのプロトタイプにすぎません。試験が成功した後、ローレンスは濃縮ウランを一括して得るために、複数の大型同位体分離装置を建造することを提案した。

電磁分離の原理は単純ですが、操作要件は非常に高く、高真空、高電圧、強力な磁場を備えた装置が必要です。その利点は実現可能性の高さです。ガス拡散法の担当者であるユリさんは、電磁分離法の難しさはボクシンググローブをはめて干し草の山から針を探すようなものだと語る。原子物理学の若きリーダー、ハンス・ベーテ（1906-2005）は、ウラン濃縮のいかなる計画も成功できるとは信じていなかったため、マンハッタン計画への参加を拒否した。プルトニウム239が原子爆弾の製造に使用できることを発見して初めて、彼は参加することに同意した。

しかし、ローレンスは、十分な大型機械があれば、使用可能な濃縮ウランを十分短い時間で蓄積できると確信していました。グローブス氏は後に、当初は電磁分離法に自信を持っていたのはローレンス氏だけだったが、ローレンス氏はプロジェクトを進めることを主張したと回想している。 「ローレンス博士の能力と勇気に大きな信頼を寄せていなかったら、私たちはこれを試みることはなかったでしょう。」

1942年6月25日、ウラン原料の規制を担当していたS-1委員会は、テネシー州オークリッジに電磁分離工場とガス拡散工場を建設することを提案した。ローレンスの放射線研究所が前者を担当し、ユーリーの研究所が後者を担当した。

1942 年 10 月のある日、グローブスは初めてローレンスの放射線研究所を訪れました。彼は進歩に満足し、励みとしてローレンスを褒めることにした。彼はこう言った。「ローレンスさん、これからも一生懸命働き続けてください。あなたの評判はこの仕事にかかっているのです。」[5]

その場にいた他の全員は唖然とした。なぜなら、誰もローレンスにそのように話しかけようとはしなかったからだ。ローレンスは社交的な態度を保ち、その場では答えなかった。その後、彼はグローブス氏を昼食に招待した。レストランで、ローレンスはグローブス将軍の目を見つめてこう言った。「グローブス将軍、あなたが今私に言ったことに対して、私はこう言えます。私の評判はすでに確立されており、あなたの評判はこの仕事にかかっています。」 [5]

オークリッジY-12プラント

1943年2月18日、「Y-12」というコードネームの電磁分離プラントの建設が開始されました。その使命は、より多くの大型の同位体分離装置を使用して濃縮ウランを得ることでした。建設に携わるすべての企業は、放射線研究所に人員を配置し、そこの科学者と適時に連絡を取り合っています。ローレンスはまた、放射線研究所とY-12工場間の連絡を担当する特別連絡官を任命した。

理論的研究によれば、兵器級ウランのウラン 235 濃度は 80% を超え、できれば 90% を超える必要があることがわかっています。単一の分離ではこの要件を満たすことができないため、プライマリ セパレーターとセカンダリ セパレーターを使用した 2 つの分離が必要です。

第一段階の分離器の最初のバッチは、周囲37メートル、幅23メートル、高さ4.6メートルの閉じた楕円形の磁気リングとして設計され、背中合わせに配置された48対の真空チャンバーの合計96個で構成されていました。レーストラックに似ているため、「アルファレーストラック」と呼ばれています。二次セパレーターは比較的小型で、「ベータ レーストラック」と呼ばれる直線構成になっています。第2期α滑走路の構成を直線に変更しました。

Y-12 工場の「アルファ滑走路」、1944 年または 1945 年頃。丨写真提供: レスリー R. グローブス

1943年11月1日、最初の「アルファ滑走路」が完成（故障のため、修理のため解体され、再起動された）。 1944年1月、2番目の「アルファ滑走路」が使用開始されました。その後、「β滑走路」や「α滑走路」が次々と使用開始された。戦時中の銅不足のため、これらのセパレーターのコイルはすべて銀で作られました。

1944 年 3 月、Y-12 工場の「α 滑走路」で、濃度 13% ～ 15% のウランが初めて数百グラム分離されました。兵器級には達しなかったものの、関連する実験研究にとって非常に重要であったため、サンプルはロスアラモスに送られました。 1944 年 6 月 7 日、Y-12 はウラン 235 含有量が最大 89% の兵器級ウランを初めて配達しました。

気体拡散法を採用したK-25工場と熱拡散法を採用したS-50工場は、どちらも比較的遅れて建設が開始され、1945年3月まで稼働しませんでした。S-50工場で得られた低濃縮ウランは、K-25でさらに濃縮され、その後Y-12で兵器級に濃縮されます。 1945 年の春から夏にかけて、Y-12 工場は毎月 30 キログラムの兵器級濃縮ウランを生産することができました。 「ガン方式」で爆発させるウラン原子爆弾（ガン型ウラン爆弾）には、当時の生産量２か月分に相当する６０キログラム以上の濃縮ウランが必要である。

Y-12 プラントセパレーターのコントロール パネルとオペレーター。これらのオペレーターはほとんどが女性で、「カルトロン・ガールズ」として知られるようになりました。画像出典: 不明 (おそらくエド・ウェストコット)

ウラン濃縮が順調に進んだため、コンプトンが指揮を執る「冶金研究所」の科学者たちは、失敗するリスクがはるかに高かったプルトニウム爆弾計画を自信を持って進めることができた。グローブスは電磁分離法について次のように述べている。「この方法により、ロスアラモスの初期、そして後に広島に投下された原爆に必要なウラン235のサンプルを入手することができました。この方法がなければ、プルトニウム爆弾の設計作業は大幅に遅れていたでしょう。」[4] グローブスは、ローレンスがいなければマンハッタン計画全体を成功裏に進めることはできなかったと信じていた。 [4]

1945年7月16日、ローレンスらは実験場で世界初の原子爆弾の爆発、すなわち爆縮型プルトニウム爆弾を使用した「トリニティ」核実験を目撃した。

この時点で、Y-12工場は約60キログラムの濃縮ウランを生産していた。 1945年7月24日、濃縮ウランはロスアラモスに輸送され、最初の砲型ウラン爆弾として組み立てられました。砲型ウラン爆弾は必ず成功するので実験の必要はない。ウラン爆弾は7月末にテニアン島に運ばれ、そこで米軍機が原子爆弾を搭載し日本に投下する予定だった。

ローレンスがウラン濃縮プロジェクトで主導的な役割を果たしたため、ブルース・リードは『マンハッタン計画の物理学』の中で「広島の原爆に使われたウラン原子はすべてローレンスの手を通過した」と述べている[6]。

しかし、原爆使用前に開かれた秘密会議で、ローレンスは放射線研究室に日本人の同僚がいたため、原爆の使用に反対した。その代わりに、会議で原爆を使用することに同意したのは、後に「自分の手には血がついている」と宣言したオッペンハイマーだった。

1945年12月までに、Y-12工場は95%ウラン235を約900kg生産したが、これは少なくとも15発以上の砲型ウラン爆弾を製造するのに十分な量であった。爆縮法を使用すれば、より多くのウラン爆弾を製造することができます。この時までに、気体拡散法は兵器級の濃縮ウランを独自に生産できるようになり、この方法は電磁分離法よりも濃縮ウランの生産効率がはるかに高かったため、Y-12工場はすぐに閉鎖されました。

1940 年の春、光学技師ロバート・ウッド (1868-1955) は、ローレンスのノーベル賞受賞を祝福する手紙の中で、次のように述べていました。「あなたはウランの破滅的な爆発の土台を築いているのですから... ノーベルも同意すると思います。」

1954年、オッペンハイマーの公聴会で、安全保障委員会の弁護士がオッペンハイマーに尋ねた。「博士、1943年から最近まで、あなたはこの国の原子力分野で最も影響力のある科学者でしたね？」オッペンハイマーは「おそらくローレンスの方が多くの点で影響力があったと思う」と答えた。

ビッグサイエンスの父

第二次世界大戦の終結後、ローレンスの放射線研究所は再び科学研究に力を入れ始めました。 1946年、ローレンスはマンハッタン計画に200万ドル以上の資金を申請した。 XA の磁石は解体され、1946 年 11 月に完成した 184 インチ サイクロトロンの建設に再利用されました。

1947 年、ローレンスは 1,500 万ドルの申請を行い、その一部は「Billions of eV Synchrotron」(略して「Bevatron」) の建設に使用されました。ベバトロンは1954年に建造された陽子加速器です。

1950 年にベバトロン モデルを見渡すローレンスと他の人々。画像提供: ローレンス バークレー国立研究所

1955年、セグレとチェンバレン（オーウェン・チェンバレン、1920-2006）はベバトロンを使用して反陽子を生成し、1956年にはブルース・コーク（ブルース・コーク、1916-1994）らがベバトロンを使用して反中性子を生成しました。これらの成果は、人類による反粒子、さらには反物質の探究に重要な貢献をしました。セグレとチェンバレンはこの発見により1959年のノーベル物理学賞を受賞した。

ローレンスは1957年に原子物理学への貢献により第2回エンリコ・フェルミ賞も受賞した。特筆すべきは、ローレンスの兄弟であるジョン・ローレンスも、サイクロトロンで生成された放射性同位元素を使って白血病や赤血球増多症を治療する研究で 1983 年にフェルミ賞を受賞したことである。

1930 年代から 1950 年代にかけて、ローレンスはさまざまな経路から巨額の資金を調達し、ますます強力な加速器を構築し、研究室で大規模なチームを組織して管理し、「ビッグサイエンス」モデルを確立しました。ローレンスはまさに「偉大な科学の父」です。

オッペンハイマーとともに：兄弟から別れへ

ローレンスの友人たちの中で、最も複雑な関係にあったのはオッペンハイマーだった。彼らはかつて深い友情を築いていた。オッペンハイマーへの愛情を表現するために、ローレンスは4番目の子供にロバート（オッペンハイマーの名前はロバート）と名付けました。

しかし、彼らの友情は政治的立場の違いによって緊張したものとなった。オッペンハイマーはUCB在学中、当時のアメリカの左派と密接な関係を持ち、学内や放射線研究所の科学者や大学院生が組合活動に参加することを支援した。ローレンスは政治的には保守的だった。さらに、彼は放射線研究所に資金を提供した富裕層と密接な関係を持っていたが、その富裕層は組合の要求の一部に同意しなかった。

その結果、ローレンスはオッペンハイマーに何度もイライラさせられた。オッペンハイマーは、ローレンスがあまりにも日和見主義的で横柄であると信じていた。マンハッタン計画の間、オッペンハイマーは左翼活動から遠ざかる率先した行動を取り、いくつかの問題を解決するためにカリフォルニア大学の加速器の創設に積極的に参加した。ローレンスとオッペンハイマーの間の対立は一時、大きく緩和された。

第二次世界大戦の終結後、オッペンハイマーはロスアラモス研究所の所長を辞任することを決意した。ロバート・スプロール学長（1891-1975）はオッペンハイマーにUCBに戻るよう招待した。オッペンハイマーは、スプロールと物理学科長レイモンド・バージ（1887-1980）との関係が悪かったため、UCBに戻りたくなかった。

ローレンスもオッペンハイマーに復帰を勧めたが、オッペンハイマーはハーバード大学が2～3倍の給与を提示できるという理由で辞退した。ローレンスは、オッペンハイマーの名声はその給料よりもはるかに多くのお金をもたらすだろうと主張し、スプロールにオッペンハイマーの給料を2倍にするよう依頼した。スプロールはしぶしぶ同意した。

ローレンスがより高い給料でオッペンハイマーを復帰させると、オッペンハイマーは真実を話し、バーチは部長の地位を辞任すべきだと言った。ローレンスは激怒した。オッペンハイマーは後にローレンスに手紙を書き、長年ローレンスの前では常に不利な立場にいたと述べ、その言葉は憤りに満ちていた。 [7] しかし、二人はまだ別れていなかった。 184インチサイクロトロンが完成した後、2人は加速器の前で楽しそうに写真を撮りました。

1946年頃、184インチサイクロトロンの前に立つオッペンハイマー（左）とローレンス（右）。画像提供：カリフォルニア大学バークレー校放射線研究所

1948年、ローレンスとオッペンハイマーの共通の友人であったリチャード・トルマン（1881-1948）が心臓発作で亡くなった。これに先立ち、オッペンハイマーはトールマンの妻と長期にわたる不倫関係にあった。ローレンスさんは、トルマンさんが妻の浮気を知った後に心臓発作を起こし、「失意のあまり亡くなった」と信じていた。ローレンス氏は、トールマン氏の死がオッペンハイマー氏に対して初めて不満を抱いたきっかけだったと語った。 [7]

1949年、ソ連は原子爆弾の爆発に成功した。ロレンスはすぐに水素爆弾の製造を積極的に推進し、リバモアに放射線研究所の支部を設立しました。この研究所は後に水素爆弾の製造における重要な機関の 1 つとなりました。オッペンハイマーは水素爆弾の開発に強く反対した。二人の間の亀裂は急速に広がった。

1953 年、ルイス・ストラウス (1896-1974) は米国原子力委員会 (AEC) の委員長を務めました。オッペンハイマー氏は以前、AEC の総合諮問委員会 (GAC) の委員長を務めていた。シュトラウスはオッペンハイマーに対して長年の恨みを持ち、水素爆弾の開発を強く支持していたため、核兵器の意思決定レベルからオッペンハイマーを排除し、オッペンハイマーの影響を排除することを決意した。

1954年、シュトラウスはオッペンハイマーからQレベルのセキュリティクリアランス（核の機密情報にアクセスできる最高レベルのセキュリティクリアランス）を剥奪するために、オッペンハイマーに対する公聴会を開催した。オッペンハイマーに不利な証言をするよう彼が召喚した証人の中にローレンスがいた。

ローレンスはオッペンハイマーが水素爆弾研究を繰り返し妨害したことに激怒し、出席することに同意した。しかし、出廷前日の夜、彼はストラウス氏に電話をかけ、大腸炎の発作を起こしたため公聴会に出席できないと伝えた。映画「オッペンハイマー」では、ローレンスは審問室の外にいるラビ（イシドール・ラビ、1898年 - 1988年）の視線によって思いとどまらされた。これは映画の中ではドラマチックなフィクションだった。なぜならローレンスはその日、公聴会の会場に近づかなかったからだ。

シュトラウスは激怒し、ローレンスを臆病者だと非難した。ローレンスは、告発の前に現れることが彼の同僚の何人かとの関係を悪化させ、したがって後退したことを恐れていたかもしれない（いわゆる「co病」）。しかし、彼は重度の大腸炎を患っていたので、その日に実際に大腸炎攻撃を受けたかもしれません。もちろん、彼はまた、最後の瞬間に古い友情について考えていたかもしれません。彼の不在は、上記の2つまたは3つの理由の結果である可能性があります。

しかし、AECの当局者は、彼らが彼を訪問したとき、ローレンスのオッペンハイマーに対する批判の書面による記録を残しました。ローレンスは、オッペンハイマーが「もはや意思決定とは何の関係もないはずだ」と信じていました。これは、オッペンハイマーに対する証言の一部として使用されました。最終的に、オッペンハイマーのセキュリティクリアランスが終了しました。ただし、ローレンスのインタビュー記録は、必ずしも最終結果に決定的な役割を果たすとは限りません。

この公聴会は、ローレンスとオッペンハイマーの間の完全な休憩を表しています。ローレンスが裁判所に出頭したことを拒否したのは、彼がオッペンハイマーとの対面の別れを避け、比較的まともな方法で友情を終わらせたからです。

ローレンスの遺産

1958年8月27日、ローレンスは57歳で大腸炎で亡くなりました。彼の早期死は、彼の長期的な高強度の管理作業に部分的に関連しており、冷戦中の米国東部と西の間を頻繁に移動することは彼の健康に犠牲になりました。

映画「オッペンハイマー」には心温まるシーンがあります。1963年、オッペンハイマーはフェルミ賞を受賞しました。授賞式で、グレーヘアのローレンスが行き、和解を示すためにオッペンハイマーを肩で軽くたたきました。しかし、このショットは決して起こりませんでした。1963年、ローレンスは5年間死んでいました。 （もちろん、映画はドキュメンタリーではないので、観客に美しい想像力を与えるのは良いことです。）

放射線研究所を設立して開発してくれたローレンスに感謝の気持ちを表明するために、カリフォルニア大学評議校は、彼の死後すぐに放射線室「ローレンス放射線室」の改名と改名されました。

その後、ローレンス放射線室とリバモアの支部は、それぞれ「ローレンスバークレー国立研究所」（LBNL）と「ローレンスリバモア国立研究所」（LLNL）（LLNL）と改名され、米国エネルギー省に提出されました。

LBNLの建物62、67（Molecular Foundry）、および66の航空写真出典：米国エネルギー省

1961年、LBNLの科学者は要素103の作成を発表し、ローレンスに敬意を表してローレンシウムと名付けました。これは大きな名誉であり、シーボルグは後に彼の姓が新しい要素（Seaborgium）の名前を付けるために使用されたことを知ったとき、この名誉は彼が獲得し​​たノーベル化学賞よりも優れていると喜んで宣言しました。

実際、1949年から1974年に、放射線室（LBNL）は、要素97バケリウム（1949年、発見の年、以下）、要素98カリフォルニア（1952）、要素100フェルミウム（1952）、1955年の要素（1955年）、要素102 （1969）およびElement 106（1974）。これまでに発見された27のトランスウラン要素のうち、12が最初に生産され、放射線局で確認され、44％も高いと説明されています。

その完成以来、放射線室は物理学と化学の最前線にあり、物理学、化学、天文学、宇宙論、その他の分野に多くの先駆的な貢献をしており、生物学、環境研究、エネルギー、その他の分野にも多大な貢献をしています。現在まで、放射線施設の研究のための研究室（LBNL）は、物理学の9、化学の6つを含む合計15のノーベル賞を獲得しています。

LBNLの市の通勤バス、「世界に科学ソリューションをもたらす」と書かれています|画像ソース：Wang Shanqin

LLNLはLBNLほど有名ではありませんが、この機関は核融合の分野で高い評価を得ています。有名な国立イグニッション施設（NIF）は、LLNLが管理する実験室です。これは、世界最大かつ最高エネルギーレーザーシステムであり、米国で最大の科学プロジェクトです。

米国国立点火施設の建設。上の標識には、「国立イグニッション施設が地球に星の力をもたらす」と書かれています。画像ソース：国立イグニッション施設

物理学の研究に加えて、サイクロトロンは医学に重要な貢献をしています。人々は、がん、甲状腺疾患、白血病、多菌血病、その他の疾患を治療するために、それによって生成された放射性同位体の一部を使用しており、特定の結果を達成しています。今日まで、サイクロトロンは世界中の多くの病院でまだ広く使用されています。

冷戦のアーネスト・ローレンスは、ローレンスの貢献と影響についてコメントしました。

「ローレンスは大きな遺産を残しました。サイクロトロンの発展は、物質の微細構造から、光合成のプロセスから新しい化学要素の作成に至るまで、自然の理解を変えました環境研究、代替エネルギー、天体物理学、および分子生物学は、バークレーとリバモアの研究所が、人間のゲノムプロジェクトの2つの主要なセンターであり、その後ソビエト連邦との危険な武器競争を促進しました。

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