劳伦斯(Ernest Orlando Rawrence, 1901-1958)因发明和制造回旋加速器并用其产生人工放射性元素,获得了1939年度诺贝尔物理学奖。

在回旋加速器发明以前,人们只局限于使用天然放射性物质发射的a粒子来进行核反应,能够进行核反应的物质和反应产物的数量都受到很大的限制。1929年,劳伦斯首先提出了获得高速带电粒子的磁共振加速法,也就是回旋加速器的原理:把不变的均匀磁场和频率固定的振荡电场恰当地结合起来,使带电粒子逐步加速,并沿着半径不断增大的圆形轨道运动。1931年,他在自己学生的协助下,制成了第一台加速器。几年之后,他们通过加速质子、氘核和α粒子去轰击靶核,得到了高强度的中子束,还首次制成了24Na、32P和131I等医用同位素。随着回旋加速器的进一步发展,在加速器中被加速的粒子的能量大大超过了天然放射性物质发射的a粒子的能量。后者的能量约为7-8兆电子伏,而在1939年,用加速器提供的α粒子的能量已经达到了百万兆电子伏。用这些高能量的“炮弹”轰击其他原子核,引起了许多新的核衰变,使普通的物质转变为放射性比天然镭还要强的人工放射性物质,并放出巨大的能量。

回旋加速器带来的最重要的成果,是产生人工放射性物质。虽然放射性同位素是约里奥·居里夫妇于1934年用天然放射性物质发射的α粒子发现的,但是只有有了回旋加速器,才可能大量地产生放射性同位素,这也是放射性元素能够应用于生物学和医学的一个重要条件。历史上,回旋加速器还对核力和核裂变问题的研究起过极其重要的作用。现在,它仍然是核物理实验中的一种重要设备,在工业、医疗等方面也有其广泛的用途。