تويت
لورنس (ارنست اورلاند) Lawrence (Ernest Orlando-) - Lawrence (Ernest Orlando-)
لورنس (إرنست أورلاندو -)
(1901-1958)
إرنست أورلاندو لورنس Ernest Orlando Lawrence، فيزيائي أمريكي، اكتسب شهرة عالمية لابتكاره عام 1930 مسرّع السيكلوترون cyclotron وتطويره. وهو مسرّع للجسيمات النووية كالبروتونات والديترونات ونوى الهليوم ، دائري الشكل، ساعد على كشف العناصر مابعد اليورانيوم[ر] وعلى توليد النظائر المشعة للأغراض الطبية والصناعية.
ولد إرنست لورنس في مدينة كانتون بولاية داكوتا، وتلقَّى تعليمه في جامعات داكوتا الجنوبية ومينيسوتا وشيكاغو ويال. عيّن أستاذاً مساعداً للفيزياء بجامعة كاليفورنيا عام 1927، وغدا أستاذاً فيها عام 1930. وفي العام التالي أسس مخبر الإشعاعات بجامعة بيركلي، وسمي مديراً له عام 1936.
حاز عام 1939 جائزة نوبل في الفيزياء لابتكاره السيكلوترون، كما حاز عام 1957 جائزة إنريكو فيرمي لإسهاماته في ميدان الفيزياء النووية.
يتألف السيكلوترون، كما يبين الشكل (1)، من نصفي علبة معدنية بشكل الحرف D، يوضعان وجهاً لوجه حيث تفصل بينهما مسافة صغيرة، يُطبَّق عليهما فرق كمون متناوب ذو تردد عالٍ يصل إلى عدة ملايين هرتز. وهنا يكون الحيِّز الواقع داخل نصفي العلبة معزولاً عن تغيرات الفولتية بين حافتيهما المتقابلتين بخلاف الفجوة بينهما، ويطبَّق عمودياً على العلبتين كذلك حقل مغنطيسي شديد.
(أ) الجسيم يتسارع في الفجوة بين نصفي العلبة
(ب) الجسيم في معزل عن تغيرات الحقل الكهربائي
(جـ) انعكاس الفولطية بين نصفي العلبة
(د) الجسيم يتسارع نحو نصف العلبة الآخر
(هـ) توضع مسرى الانحراف في إحدى النصفين
الشكل (1) مبدأ عمل السيكلوترون
تخضع الجسيمات المشحونة المنطلقة من منبع الأيونات بين حافتي نصفي العلبة إلى حقل كهربائي يكسبها سرعة متزايدة في كل مرة تجتاز فيها الجسيمات الفجوة بين نصفي العلبة، وترسم الجسيمات مسارات دائرية متزايدة في نصف القطر بفضل الحقل المغنطيسي الشديد العمودي عليها. وعندما يقترب نصف قطر الدائرة التي ترسمها الجسيمات من نصف قطر العلبة يطبَّق على مسرى electrode ملاصق لجدارها جهدٌ مناسب وتخرج الجسيمات المسرَّعة من فتحة في جدار المسرِّع لتصطدم بهدف خارجي، ولتجري هناك تفاعلات نووية تقود إلى توليد نظائر مشعة أو عناصر مابعد اليورانيوم بحسب طبيعة الهدف والجسيمات التي تُقصَف بها. وبالطبع فإن الجسيمات المشحونة تتسارع في حيّز مفرغ من الهواء ويتحقق ذلك بفضل مخلّيات مناسبة، وبإحاطة نصفي العلبة بوعاء مغلق إلا من فتحات لخروج الجسيمات أو لتطبيق الجهود الكهربائية الملائمة على نصفي العلبة، كما يظهر في الشكل (2).
(أ) نصفا العلبة بين قطبي مغنطيسي قوي وضمن علبة مفرغة
(ب) مشهد عام للسيكلوترون
الشكل (2) مشهد عام لأجزاء السيكلوترون
إن قصف هدف من الحديد بالديترونات الصادرة عن مسرع السيكلوترون مثلاً، يقود إلى توليد الكوبلت المشع وذلك وفقاً للمعادلة:
كما إن قصف اليورانيوم بنوى الهليوم يقود إلى توليد البلوتونيوم وهو عنصر مابعد اليورانيوم وفقاً للتفاعل:
وهو بدوره عنصر مشع لا يلبث أن يتفكك إلى أمريكيوم مصدراً جسيمات بيتا وذلك وفقاً للتفاعل:
وقد استخدمت نوى البور والكربون المسرَّعة لتوليد عناصر ما بعد اليورانيوم أمثال النوبليوم ورمزه الذي تحوي نواته على 102 بروتوناً، واللورنسيوم ورمزه الذي تحوي نواته على 103 بروتونات، والذي سمي كذلك تكريماً للعالم لورنس.
أحمد حصري
لورنس (إرنست أورلاندو -)
(1901-1958)
إرنست أورلاندو لورنس Ernest Orlando Lawrence، فيزيائي أمريكي، اكتسب شهرة عالمية لابتكاره عام 1930 مسرّع السيكلوترون cyclotron وتطويره. وهو مسرّع للجسيمات النووية كالبروتونات والديترونات ونوى الهليوم ، دائري الشكل، ساعد على كشف العناصر مابعد اليورانيوم[ر] وعلى توليد النظائر المشعة للأغراض الطبية والصناعية.
ولد إرنست لورنس في مدينة كانتون بولاية داكوتا، وتلقَّى تعليمه في جامعات داكوتا الجنوبية ومينيسوتا وشيكاغو ويال. عيّن أستاذاً مساعداً للفيزياء بجامعة كاليفورنيا عام 1927، وغدا أستاذاً فيها عام 1930. وفي العام التالي أسس مخبر الإشعاعات بجامعة بيركلي، وسمي مديراً له عام 1936.
حاز عام 1939 جائزة نوبل في الفيزياء لابتكاره السيكلوترون، كما حاز عام 1957 جائزة إنريكو فيرمي لإسهاماته في ميدان الفيزياء النووية.
يتألف السيكلوترون، كما يبين الشكل (1)، من نصفي علبة معدنية بشكل الحرف D، يوضعان وجهاً لوجه حيث تفصل بينهما مسافة صغيرة، يُطبَّق عليهما فرق كمون متناوب ذو تردد عالٍ يصل إلى عدة ملايين هرتز. وهنا يكون الحيِّز الواقع داخل نصفي العلبة معزولاً عن تغيرات الفولتية بين حافتيهما المتقابلتين بخلاف الفجوة بينهما، ويطبَّق عمودياً على العلبتين كذلك حقل مغنطيسي شديد.
(أ) الجسيم يتسارع في الفجوة بين نصفي العلبة
(ب) الجسيم في معزل عن تغيرات الحقل الكهربائي
(جـ) انعكاس الفولطية بين نصفي العلبة
(د) الجسيم يتسارع نحو نصف العلبة الآخر
(هـ) توضع مسرى الانحراف في إحدى النصفين
الشكل (1) مبدأ عمل السيكلوترون
تخضع الجسيمات المشحونة المنطلقة من منبع الأيونات بين حافتي نصفي العلبة إلى حقل كهربائي يكسبها سرعة متزايدة في كل مرة تجتاز فيها الجسيمات الفجوة بين نصفي العلبة، وترسم الجسيمات مسارات دائرية متزايدة في نصف القطر بفضل الحقل المغنطيسي الشديد العمودي عليها. وعندما يقترب نصف قطر الدائرة التي ترسمها الجسيمات من نصف قطر العلبة يطبَّق على مسرى electrode ملاصق لجدارها جهدٌ مناسب وتخرج الجسيمات المسرَّعة من فتحة في جدار المسرِّع لتصطدم بهدف خارجي، ولتجري هناك تفاعلات نووية تقود إلى توليد نظائر مشعة أو عناصر مابعد اليورانيوم بحسب طبيعة الهدف والجسيمات التي تُقصَف بها. وبالطبع فإن الجسيمات المشحونة تتسارع في حيّز مفرغ من الهواء ويتحقق ذلك بفضل مخلّيات مناسبة، وبإحاطة نصفي العلبة بوعاء مغلق إلا من فتحات لخروج الجسيمات أو لتطبيق الجهود الكهربائية الملائمة على نصفي العلبة، كما يظهر في الشكل (2).
(أ) نصفا العلبة بين قطبي مغنطيسي قوي وضمن علبة مفرغة
(ب) مشهد عام للسيكلوترون
الشكل (2) مشهد عام لأجزاء السيكلوترون
إن قصف هدف من الحديد بالديترونات الصادرة عن مسرع السيكلوترون مثلاً، يقود إلى توليد الكوبلت المشع وذلك وفقاً للمعادلة:
كما إن قصف اليورانيوم بنوى الهليوم يقود إلى توليد البلوتونيوم وهو عنصر مابعد اليورانيوم وفقاً للتفاعل:
وهو بدوره عنصر مشع لا يلبث أن يتفكك إلى أمريكيوم مصدراً جسيمات بيتا وذلك وفقاً للتفاعل:
وقد استخدمت نوى البور والكربون المسرَّعة لتوليد عناصر ما بعد اليورانيوم أمثال النوبليوم ورمزه الذي تحوي نواته على 102 بروتوناً، واللورنسيوم ورمزه الذي تحوي نواته على 103 بروتونات، والذي سمي كذلك تكريماً للعالم لورنس.
أحمد حصري