Ernest Lawrence
جامعة كاليفورنيا، بيركلي، عام ألف وتسعمئة وتسعة وثلاثين. أنبوب زجاجي مفرغ متوهج بحجم حبة الجريب فروت، يجلس وهو يصدر طنيناً بين قطبي مغناطيس كهربائي ضخم. لم تكن هذه مجرد تجربة معملية أخرى، بل كانت النموذج الأولي لمسرّع السيكلوترون الثوري لإرنست لورانس، أول محطم للذرة. كان يُنشئ حزماً من الجسيمات المتسارعة، رصاصات غير مرئية ستفتح قريباً أسرار الذرة وتُحدث تحولاً في الطب. حقيقة: لقطة تأسيسية لنموذج السيكلوترون الخاص بلورانس وهو يعمل.
قبل لورانس، كان تفتيت الذرات عملية بطيئة وغير فعالة. استخدم علماء مثل رذرفورد مواد مشعة طبيعية لإطلاق جسيمات ألفا على الأهداف. كان الأمر أشبه بمحاولة كسر جدار من الطوب عن طريق رمي الحصى. أوضح نور: "كنا بحاجة إلى مطارق أكبر". "أدرك لورانس أن المفتاح هو تسريع الجسيمات بشكل متكرر، مما يمنحها طاقة كافية لإحداث تأثير حقيقي." حقيقة: تصور عدم كفاءة تسريع الجسيمات قبل السيكلوترون.
كانت عبقرية لورانس في إنشاء "مسار سباق للجسيمات". استخدم السيكلوترون الخاص به المغناطيسات الكهربائية لثني الجسيمات في مسار حلزوني. وفي كل مرة يكملون نصف دائرة، يتلقون "دفعة" من الطاقة من جهد متذبذب. وبحلول الوقت الذي يصلون فيه إلى الحافة، يكونون قد وصلوا إلى سرعات هائلة. نظر ديمتري إلى الأعلى بانبهار. "إذن، إنه مثل قطار أفعواني ذري صغير؟" حقيقة: منظر علوي لمسار التسارع الحلزوني للسيكلوترون.
كان أول سيكلوترون للورانس لا يتجاوز بضع بوصات عرضًا، وهو إثبات لمفهوم بُني بميزانية محدودة للغاية. قالت أنايا: "لقد كان أعجوبة من البراعة. بحث لورانس وطلابه عن الأجزاء، ولفوا مغناطيساتهم الكهربائية بأنفسهم، وبنوا مضخات التفريغ الخاصة بهم". لقد سرّع أيونات الهيدروجين إلى طاقات بلغت ثمانين ألف إلكترون فولت. قد يبدو هذا صغيرًا، لكنه كان كافيًا لإثبات المبدأ. حقيقة: لورانس يبني أول سيكلوترون له في مختبر فوضوي.
كان الإنجاز الحقيقي، كما أوضحت نور، هو فهم "شرط الرنين". فمع اكتساب الجسيمات للسرعة، اكتسبت أيضًا كتلة، وذلك بفضل معادلة أينشتاين الشهيرة. أدرك لورانس أنه من خلال الضبط الدقيق للمجال المغناطيسي والجهد المتذبذب، يمكنه إبقاء الجسيمات متزامنة، وتسريعها باستمرار. قالت نور: "الأمر أشبه بدفع طفل على أرجوحة. إذا دفعت في اللحظة المناسبة في كل مرة، يمكنك جعلهم يذهبون أعلى وأعلى." حقيقة: تشبيه الرنين بدفع الأرجوحة.
بنى فريق لورانس سيكلوترونات أكبر فأكبر، وبلغت ذروتها في الآلة الضخمة ذات الستين بوصة. استطاعت هذه الآلة العملاقة تسريع الجسيمات إلى ملايين الإلكترون فولت، وهو ما يكفي لإنشاء نظائر مشعة جديدة. وسرعان ما وُضعت هذه النظائر قيد الاستخدام في الطب، لعلاج السرطان وتتبع العمليات البيولوجية. قال أنايا: "لقد كانت ثورة في الطب النووي". حقيقة: يهيمن السيكلوترون الضخم ذو الستين بوصة على المختبر.
في عام ألفٍ وتسعِمئةٍ وتسعةٍ وثلاثين، حصل لورانس على جائزة نوبل في الفيزياء لاختراعه السيكلوترون. وقد أثبت عمله أيضًا أهميته القصوى لمشروع مانهاتن خلال الحرب العالمية الثانية، حيث استُخدمت السيكلوترونات لفصل نظائر اليورانيوم اللازمة للقنبلة الذرية. لكن لورانس كان يأمل دائمًا أن يُستخدم لاحقًا لأغراض إيجابية. سأل ديمتري: "هل شعر بالسوء حيال ذلك؟" حقيقة: مقارنة احتفال جائزة نوبل بمشاركته في مشروع مانهاتن.
اليوم، تُعد مسرعات الجسيمات أدوات أساسية في العلوم والطب. فمن مصادم الهادرونات الكبير في سيرن، الذي يستكشف الطبيعة الأساسية للمادة، إلى السيكلوترونات الموجودة في المستشفيات والتي تنتج النظائر الطبية، لا يزال إرث لورانس حياً. قالت نور: "لقد أثر عمله في حياة عدد لا يحصى من الناس. إنه مثال مثالي لما قصده سينيكا عندما قال: "كل بداية جديدة تأتي من نهاية بداية أخرى." حقيقة: مسرعات الجسيمات الحديثة: مصادم الهادرونات الكبير والسيكلوترونات في المستشفيات.
حتى مع وجود مسرعات قوية، لا تزال العديد من الألغاز قائمة. ما هي المادة المظلمة؟ ماذا حدث في اللحظات الأولى بعد الانفجار العظيم؟ تدفع هذه الأسئلة العلماء لبناء آلات أكبر وأكثر قوة. توقف ديمتري، ناظراً إلى نور، "إذن، القصة لم تنتهِ بعد؟" حقيقة: تصور ألغاز الكون والبحث عن إجابات.
لقد فتح اختراع إرنست لورانس نافذة جديدة على الكون، ولا يزال إرثه يلهم العلماء اليوم. لقد كان لسيكلوتروناته تأثيرات عميقة على العالم. وفي حين أن بعض التطبيقات أثارت تساؤلات أخلاقية خطيرة، فإن حياة لورانس تُظهر كيف أن الفضول البشري، جنبًا إلى جنب مع الهندسة الرائعة، يمكن أن يغير كل شيء. وكما قالت نور دائمًا: "أجمل تجربة يمكن أن نعيشها هي الغموض". حقيقة: الختام الكبير: مونتاج لإرث لورانس وتأثيره الدائم.