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Ernest Orlando Lawrence是一位开创性的美国核科学家，因发明了回旋加速器而荣获1939年诺贝尔物理学奖。他因在曼哈顿计划中进行铀同位素分离的工作而闻名，同时也因创办Lawrence Berkeley National Laboratory和Lawrence Livermore National Laboratory而著称。
Lawrence毕业于South Dakota大学和Minnesota大学，并于1925年在Yale获得物理学博士学位。1928年，他被聘为加州大学伯克利分校的物理学副教授，两年后成为该校最年轻的正教授。一个晚上，他在图书馆里被一张加速器的图表所吸引，该图表描绘了产生高能粒子的装置。他思考如何使其更加紧凑，并想出了在电磁铁两极之间放置一个圆形加速腔室的主意。由此产生了第一台回旋加速器。
Lawrence随后建造了一系列规模越来越大、造价越来越高的回旋加速器。他的Radiation Laboratory在1936年成为加州大学的一个正式部门，由Lawrence担任主任。除了将回旋加速器用于物理学研究外，Lawrence还支持将其用于放射性同位素的医学应用研究。在第二次世界大战期间，Lawrence在Radiation Laboratory开发了电磁同位素分离技术。它使用被称为calutron的装置，这是标准实验室质谱仪和回旋加速器的混合体。一座巨大的电磁分离工厂在Tennessee州的Oak Ridge建造，被称为Y-12。该工艺效率低下，但却有效。
战争结束后，Lawrence为政府资助大型科学项目进行了广泛的宣传活动，是"Big Science"的有力倡导者，该概念需要大型机器和大量资金。Lawrence强烈支持Edward Teller关于建立第二个核武器实验室的计划，该实验室由Lawrence选址在California的Livermore。他去世后，加州大学摄政委员会将Lawrence Livermore National Laboratory和Lawrence Berkeley National Laboratory以他的名字命名。103号化学元素在1961年在Berkeley发现后被命名为lawrencium以纪念他。
早年生活
Ernest Orlando Lawrence于1901年8月8日出生在South Dakota的Canton。他的父母Carl Gustavus和Gunda（maiden name Jacobson）Lawrence都是挪威移民的后代，他们在Canton的高中教书时相识，他的父亲也是该校的学监。他有一个弟弟John H. Lawrence，后来成为了医生，是核医学领域的先驱。长大后，他最好的朋友是Merle Tuve，他后来也成为了一位成就斐然的物理学家。
Lawrence就读于Canton和Pierre的公立学校，然后进入Minnesota州Northfield的St. Olaf College，但一年后转入South Dakota大学Vermillion分校。他在1922年获得了化学学士学位，在1923年获得了Minnesota大学的物理学硕士学位，导师是William Francis Gray Swann。在硕士论文中，Lawrence建造了一套实验装置，可以通过磁场旋转椭球体。
Lawrence跟随Swann前往University of Chicago，然后前往Connecticut州New Haven的Yale University，在那里他以Sloane Fellow的身份于1925年完成了物理学博士学位，撰写的博士论文主题是钾蒸汽中的光电效应。他被选为Sigma Xi的成员，并根据Swann的推荐获得了National Research Council奖学金。与其他人当时的习惯不同，他没有用这笔奖学金前往欧洲，而是留在Yale University与Swann从事研究工作。
与来自Virginia大学的Jesse Beams合作，Lawrence继续研究光电效应。他们证明了光电子在光子击中光电表面后的2 x 10−9秒内出现——接近当时的测量极限。通过快速开关光源来缩短发射时间，使发射能谱的范围变宽，这与Werner Heisenberg的不确定原理相符。
早期职业生涯
在1926年和1927年，Lawrence收到了来自Seattle的University of Washington和加州大学的助理教授职位邀请，年薪为3,500美元。Yale迅速匹配了助理教授的职位邀请，但薪资为3,000美元。Lawrence选择留在更享有声誉的Yale，但由于他从未担任过讲师，这项任命遭到一些同事的不满，在许多人眼中这仍然无法弥补他South Dakota移民背景的劣势。
Lawrence在1928年被聘为加州大学的物理学副教授，两年后成为正教授，成为该大学最年轻的教授。成为大学校长前一天成为Lawrence教授的Robert Gordon Sproul是Bohemian Club的成员，并在1932年赞助了Lawrence的会员身份。通过这个俱乐部，Lawrence认识了William Henry Crocker、Edwin Pauley和John Francis Neylan。他们是有影响力的人物，帮助他为充满活力的核粒子研究获得资金。人们对粒子物理发展可能带来的医学用途寄予厚望，这导致Lawrence能够获得的许多早期研究资金。
在Yale期间，Lawrence认识了Mary Kimberly Molly Blumer，她是Yale医学院院长George Blumer四个女儿中的长女。他们在1926年首次相识，在1931年订婚，并于1932年5月14日在Connecticut州New Haven的Trinity Church on the Green举行了婚礼。他们有六个孩子：Eric、Margaret、Mary、Robert、Barbara和Susan。Lawrence以理论物理学家Robert Oppenheimer的名字给他的儿子Robert命名，Oppenheimer是他在Berkeley最亲密的朋友。1941年，Molly的妹妹Elsie与Edwin McMillan结婚，McMillan后来于1951年获得了诺贝尔化学奖。
回旋加速器的开发
发明
使Lawrence在国际上获得声誉的发明始于餐巾纸碎片上的一个草图。1929年的一个晚上，当Lawrence坐在图书馆时，他瞥见了Rolf Widerøe的一篇期刊文章，并对其中一张图表感到好奇。这幅图描绘了一种通过一系列微小"推力"产生高能粒子的装置。所描绘的装置沿直线排列，使用越来越长的电极。当时，物理学家开始探索原子核。1919年，New Zealand物理学家Ernest Rutherford向氮发射了α粒子，并成功地从某些原子核中敲出了质子。但原子核具有正电荷，排斥其他带正电的核，它们通过物理学家当时才刚刚开始理解的力紧密结合在一起。要破裂它们，使其裂变，需要高得多的能量，量级为数百万伏特。
Lawrence意识到这样的粒子加速器很快就会变得过于庞大而不便在他的大学实验室中使用。在思考如何使加速器更加紧凑的方法时，Lawrence决定在电磁铁的两极之间放置一个圆形加速腔室。磁场会将带电的质子保持在螺旋路径上，因为他们在仅连接到交替电位的两个半圆形电极之间被加速。转过大约一百圈后，质子会以高能粒子束的形式撞击靶。Lawrence兴奋地告诉他的同事们，他发现了一种在不使用任何高电压的情况下获得非常高能量粒子的方法。他最初与Niels Edlefsen合作。他们的第一台回旋加速器是由黄铜、电线和密封蜡制成的，直径仅为四英寸（10厘米）——它可以被握在一只手中，总成本可能仅为25美元。
Lawrence需要有能力的研究生来完成这项工作。Edlefsen在1930年9月离开去担任助理教授职位，Lawrence用David H. Sloan和M. Stanley Livingston取代他，分别让他们从事开发Widerøe的加速器和Edlefsen的回旋加速器。两人都获得了各自的财政支持。两种设计都被证明是可行的，到1931年5月，Sloan的直线加速器能够将离子加速到1 MeV。Livingston面临更大的技术挑战，但当他在1931年1月2日向他的11英寸回旋加速器施加1,800V时，他获得了旋转的80,000电子伏质子。一周后，他以3,000V获得了1.22 MeV，这足以支持他关于其构造的博士论文。
发展
正如后来会反复出现的模式一样，一旦有了初步成功的迹象，Lawrence就开始计划一台新的、更大的机器。Lawrence和Livingston在1932年初设计了一台27英寸（69厘米）的回旋加速器。800美元11英寸回旋加速器的磁铁重达2吨，但Lawrence在Palo Alto的一个废料场里发现了一块重达80吨的巨大磁铁，该磁铁原本是在第一次世界大战期间为跨大西洋无线电链接供电而建造的。在回旋加速器中，他拥有了一件强大的科学仪器，但这并没有转化为科学发现。1932年4月，在England的Cavendish Laboratory工作的John Cockcroft和Ernest Walton宣布他们用质子轰击了锂，并成功地将其嬗变为氦。所需的能量相当低——远在11英寸回旋加速器的能力范围内。听到这个消息后，Lawrence向Berkeley发了一份电报，要求验证Cockcroft和Walton的结果。由于主要缺乏足够的探测装置，该团队直到9月才完成验证。
尽管由于Lawrence的Radiation Laboratory主要关注回旋加速器的开发而非其科学应用，重要发现仍然继续逃脱该实验室，但通过他规模越来越大的机器，Lawrence能够为高能物理实验提供关键设备。围绕这个装置，他建立了1930年代核物理研究新领域中世界最杰出的实验室。他在1934年获得了回旋加速器的专利，并将其分配给了Research Corporation，这是一个资助Lawrence早期工作的私人基金会。
1936年2月，Harvard University校长James B. Conant向Lawrence和Oppenheimer提出了优厚的条件。加州大学校长Robert Gordon Sproul做出了回应，改善了条件。Radiation Laboratory在1936年7月1日成为加州大学的正式部门，Lawrence被正式任命为主任，配备全职副主任，大学同意每年为其研究活动提供20,000美元的预算。Lawrence采用了一种简单的商业模式："他用物理系的研究生和初级教师、愿意为任何待遇工作的新博士，以及能够无偿服务的奖学金获得者和富有客人来组建实验室。"
反响
使用新的27英寸回旋加速器，Berkeley团队发现他们用最近发现的氘轰击的每种元素都发射能量，而且范围相同。因此，他们假设存在一种新的、迄今未知的粒子，这可能是无限能量的来源。The New York Times的William Laurence将Lawrence描述为"科学的新奇迹创造者"。应Cockcroft的邀请，Lawrence参加了1933年在Belgium举行的Solvay Conference。这是世界顶级物理学家的一个定期聚集地。几乎所有人都来自欧洲，但偶尔会邀请像Robert A. Millikan或Arthur Compton这样杰出的美国科学家参加。Lawrence被要求就回旋加速器进行演讲。Lawrence关于无限能量的说法在Solvay受到了非常不同的反应。他遭到了Cavendish Laboratory的James Chadwick的猛烈批评，Chadwick是1932年发现中子的物理学家，为此他获得了1935年的诺贝尔奖。用带有对美国人耳朵来说带有居高临下口音的英国口音，Chadwick暗示Lawrence团队观察到的是他们仪器的污染。
当他回到Berkeley时，Lawrence动员他的团队仔细检查结果，以收集足够的证据来说服Chadwick。同时，在Cavendish实验室，Rutherford和Mark Oliphant发现氘融合形成氦-3，这导致了cyclotroneers观察到的效应。不仅Chadwick在他们观察到污染方面是正确的，而且他们还忽略了另一项重要发现——核聚变。Lawrence的回应是继续创建规模更大的回旋加速器。27英寸
