劳伦斯伯克利国家实验室：创设与研究协作

1931年8月26日，加利福尼亚大学校长罗伯特·戈登·斯普劳尔把校园内原土木工程试验室交给欧内斯特·奥兰多·劳伦斯使用。海尔布隆与赛德尔的机构史把这项决定视作辐射实验室的创设行动。它当时依托大学物理系，尚不是后来以劳伦斯命名的国家实验室组织。

场地问题来自设备尺度的变化。劳伦斯准备改造联邦电报公司捐出的旧电磁铁，重量超过80吨，需要坚实基础。原试验室是木构建筑，室内有混凝土墩，可容纳这件大型设备。实验室的起点因而既是研究计划，也是安放、供电和改造机器的工程安排。

参考：[1]

早期目标是制造足够快的带电粒子，用来研究原子核。劳伦斯与研究生米尔顿·斯坦利·利文斯顿探索的办法，是让离子在磁场中绕行，每次通过电极之间的缝隙时接受一次电场加速，避免一次施加极高电压的困难。

只要磁场与交变电场的频率配合，离子绕过半圈再回到缝隙时，电场已翻转方向，仍能继续加速。离子能量增加，轨道向外扩展。1932年的正式论文报告，使用直径11英寸的磁极面和最高约4000伏的电极电压，已得到122万电子伏的质子。这个数值是粒子能量，不是电源电压。

参考：[1] [2]

大型设备并非由一笔充裕的固定拨款购齐。研究公司提供5000美元，化学基金会提供2500美元，斯普劳尔补足预计的1.2万美元磁铁改装、运输和安装费用。劳伦斯还争取变压器借用、真空管折价和材料捐助，把不同来源拼成可运转的设备。

联邦电报公司的伦纳德·富勒参与磁极、绕组和电源方面的安排；公司人员吉尔伯特·卡特尔处理线圈和绝缘等细节。旧磁铁送到旧金山佩尔顿水轮公司加工，1932年初再运到伯克利安装。这样的合作把无线电工业、机械加工与大学实验连接起来。

参考：[1] [2]

装置调试需要让绕行粒子保持与电场振荡同步。1931年末，利文斯顿遇到加速倍数上不去的问题，局部磁场的不规则成为关键。劳伦斯建议加入小片软铁来调整磁场，1932年1月的实验随后得到122万电子伏质子。细小的磁场修正与大磁铁同样影响束流性能。

研究者还要测量束流中的粒子能量。1931年11月，束流强度已经足以进行准直，劳伦斯报告他们通过静电偏转，定量检验了高速质子和氢分子离子。次年，其他团队成员继续检查较小装置的束流穿透能力。加速、收集与测量的改进，让装置逐渐成为可用的核研究工具。

参考：[1]

劳伦斯、利文斯顿和研究生詹姆斯·布雷迪在1932年共同调试更大的装置，处理磁力引起的真空泄漏等问题。与此同时，剑桥的约翰·科克罗夫特与欧内斯特·沃尔顿获得人工核反应结果，促使伯克利团队把注意力转向实际轰击实验。

布雷迪从化学系取得氟化锂晶体，用11英寸回旋加速器的束流轰击，却因束流太弱、探测器不够灵敏而难得明确结果。唐纳德·库克西制作的离子源与盖革计数器帮助他们改进观测；人员轮换后的团队又提高束流强度，测得与剑桥结果大致相符的α粒子。合作对象不仅包括机器制造者，也包括提供靶材和探测技术的人。

参考：[1]

提高加速能量之后，团队继续改进离子源、靶材与探测器。1932年的核轰击实验把粒子束用于具体的原子核研究；大学物理、化学部门提供研究人员和材料，无线电企业与机械工厂提供大型磁铁、电源及加工经验。

辐射实验室逐渐形成以共同设备为中心的工作方式。学生训练、实验测量和外部工程支持围绕机器不断展开，磁场、真空、射频与探测方面的经验也在合作中积累。伯克利的这处大学实验室由此获得继续扩展加速器研究的组织基础。

参考：[1]