Un accélérateur linéaire a l'avantage qu'aucun aimant n'est requis et que son coût ne devrait pas augmenter beaucoup plus fortement qu'avec l'énergie des particules requises.
Ernest Thomas Sinton Walton était un physicien anglo-irlandais et lauréat du prix Nobel pour ses travaux avec John Cockcroft sur des expériences de « fractionnement d'atomes » effectuées à l'Université de Cambridge au début des années 1930, devenant ainsi le premier homme de l'histoire à diviser l'atome.
Premières années
Ernest Walton est né à Abbeyside, Dungarvan, County Waterford, fils d'un père ministre méthodiste, Rev John Walton 1874–1936 et d'Anna Sinton 1874–1906. À cette époque, la famille d'un clergyman général déménageait une fois tous les trois ans, et cette pratique a porté Ernest et sa famille, lorsqu'il était petit enfant, à Rathkeale, County Limerick où sa mère est décédée et au County Monaghan. Il a fréquenté des écoles de jour dans les comtés Down et Tyrone, et au Wesley College Dublin avant de devenir pensionnaire au Methodist College Belfast en 1915, où il s'est distingué en sciences et en mathématiques.
En 1922, Walton a remporté des bourses au Trinity College Dublin pour l'étude des mathématiques et des sciences, et a ensuite été élu Foundation Scholar en 1924. Il a obtenu des diplômes de bachelor et de master du Trinity en 1926 et 1927, respectivement. Au cours de ces années à l'université, Walton a reçu de nombreux prix d'excellence en physique et en mathématiques sept prix au total, y compris la Foundation Scholarship en 1924. Après son diplôme, il a reçu une bourse de recherche 1851 de la Royal Commission for the Exhibition of 1851 et a été accepté comme étudiant chercheur au Trinity College, Cambridge, sous la supervision de Sir Ernest Rutherford, directeur du Cavendish Laboratory de l'Université de Cambridge. À l'époque, il y avait quatre lauréats du prix Nobel sur le personnel du laboratoire Cavendish et cinq autres devaient émerger, y compris Walton et John Cockcroft. Walton a obtenu son doctorat en 1931 et est resté à Cambridge en tant que chercheur jusqu'en 1934.
Au début des années 1930, Walton et John Cockcroft ont collaboré pour construire un appareil qui a divisé les noyaux d'atomes de lithium en les bombardant avec un flux de protons accélérés à l'intérieur d'un tube haute tension 700 kilovolts. Le fractionnement des noyaux de lithium a produit des noyaux d'hélium. Cela a été une vérification expérimentale des théories sur la structure atomique qui avaient été proposées antérieurement par Rutherford, George Gamow et d'autres. L'appareil réussi – un type d'accélérateur de particules maintenant appelé générateur Cockcroft-Walton – a contribué à inaugurer une ère de physique nucléaire expérimentale basée sur les accélérateurs de particules. C'est cette recherche à Cambridge au début des années 1930 qui a valu à Walton et Cockcroft le prix Nobel de physique en 1951.
Walton a été associé au Dublin Institute for Advanced Studies pendant plus de 40 ans, par exemple, en servant de longues périodes au conseil d'administration de l'École de physique cosmique et au conseil de l'Institut. Suite au décès en 1952 de John J. Nolan, le président inaugural de l'École de physique cosmique, Walton a assumé ce rôle et l'a occupé jusqu'en 1960, date à laquelle il a été remplacé par John H. Poole.
Carrière au Trinity College Dublin
Ernest Walton est retourné en Irlande en 1934 pour devenir Fellow du Trinity College Dublin au département de physique, et en 1946 a été nommé professeur Erasmus Smith de philosophie naturelle et expérimentale. L'enseignement de Walton était considéré comme exceptionnel car il avait la capacité de présenter des sujets compliqués de manière simple et facile à comprendre. Ses intérêts de recherche ont été poursuivis avec des ressources très limitées, mais il a pu étudier, à la fin des années 1950, l'effet phosphorescent dans les verres, les émissions d'électrons secondaires des surfaces sous bombardement d'ions positifs, la datation au radiocarbone et le comptage de faible niveau, et le dépôt de films minces sur le verre.
Dernières années et décès
Bien qu'il ait pris sa retraite du Trinity College Dublin en 1974, il a conservé son association avec le département de physique du Trinity jusqu'à sa dernière maladie. Il était un visage familier dans la salle de thé. Peu avant sa mort, il a marqué son dévouement de toute une vie envers Trinity en présentant sa médaille Nobel et son citation au collège. Ernest Walton est décédé à Belfast le 25 juin 1995, à l'âge de 91 ans. Il est enterré au cimetière de Deansgrange, Dublin.
Vie de famille
Ernest Walton a épousé Winifred Wilson, fille d'un ministre méthodiste, en 1934. Leurs quatre enfants sont Alan Walton physicien à l'Université de Cambridge, Marian Woods, Philip Walton professeur de physique appliquée, NUI Galway, et Jean Clarke. Il a siégé à un comité du Wesley College, Dublin.
Vues religieuses
Élevé comme méthodiste, Walton a été décrit comme quelqu'un qui était fortement engagé dans la foi chrétienne. Il a même donné des conférences sur la relation entre la science et la religion dans plusieurs pays après avoir remporté le prix Nobel, et il a encouragé le progrès de la science comme moyen de mieux connaître Dieu :
Une façon d'apprendre l'esprit du Créateur est d'étudier sa création. Nous devons faire à Dieu le compliment d'étudier son œuvre d'art et cela devrait s'appliquer à tous les domaines de la pensée humaine. Un refus d'utiliser notre intelligence honnêtement est un acte de mépris envers Celui qui nous a donné cette intelligence
— V. J. McBrierty (2003) : Ernest Thomas Sinton Walton, The Irish Scientist, 1903-1995, Trinity College Dublin Press.
Walton s'intéressait aux sujets concernant le gouvernement et l'Église, et après sa mort, l'organisation Christians in Science Ireland a établi les Walton Lectures on Science and Religion, une initiative similaire aux Boyle Lectures. David Wilkinson, Denis Alexander et d'autres ont donné des conférences Walton dans les universités d'Irlande.
Honneurs
Walton et John Cockcroft ont reçu le prix Nobel de physique 1951 pour leurs « travaux sur la transmutation des noyaux atomiques par des particules atomiques artificiellement accélérées », populairement connu sous le nom de fractionnement de l'atome. Ils sont crédités d'être les premiers à désintégrer le noyau de lithium par bombardement avec des protons accélérés ou des noyaux d'hydrogène et d'identifier des noyaux d'hélium dans les produits en 1930. Plus généralement, ils avaient construit un appareil qui montrait que les noyaux de divers éléments légers tels que le lithium pouvaient être fractionnés par des protons se déplaçant rapidement.
Walton et Cockcroft ont reçu la médaille Hughes de la Royal Society of London en 1938. Au cours des années suivantes – et principalement après sa retraite en 1974 – Walton a reçu des diplômes honorifiques ou des honneurs de nombreuses institutions irlandaises, britanniques et nord-américaines.
Le « Walton Causeway Park » dans le Dungarvan natal de Walton a été dédié en son honneur avec Walton lui-même assistant à la cérémonie en 1989. Après sa mort, le Waterford Institute of Technology a nommé un grand bâtiment le ETS Walton Building et une plaque a été placée sur le site de son lieu de naissance.
Les autres honneurs pour Walton incluent le Walton Building au Methodist College, Belfast, l'école où il avait été pensionnaire pendant cinq ans, et une plaque commémorative à l'extérieur de l'entrée principale du Methodist College. Il y a aussi le Walton Prize for Physics au Wesley College, où il a assisté et pendant de nombreuses années a servi comme président du conseil des gouverneurs, et un prix du même nom au Methodist College, qui est décerné à l'élève qui obtient les notes les plus élevées en physique de niveau A. Il y a aussi une bourse à Waterford nommée d'après Walton.
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