Durante la Segunda Guerra Mundial desarrolló la separación isotópica electromagnética en el Laboratorio de Radiación.Utilizó un dispositivo conocido como calutrón, un híbrido entre un espectrómetro de masas estándar y el ciclotrón.Se construyó una enorme planta de separación electromagnética en Oak Ridge, que llegó a ser conocida como «Y-12».Ambos se conocieron mientras trabajaban en una escuela secundaria de Canton, donde Carl fungía como superintendente escolar.Al crecer, Ernest fue amigo de Merle Antony Tuve, quien también se convertiría en un destacado físico nuclear.[2] Asistió a las escuelas públicas de Canton y Pierre; luego se matriculó en St.Olaf College en Northfield (Minnesota), pero fue transferido un año después a la Universidad de Dakota del Sur en Vermillion.[51] El equipo demoró cinco meses en concluir, debido principalmente a la falta de aparatos detectores adecuados.Recibió una patente para el ciclotrón en 1934,[53] la cual cedió a Research Corporation,[54] una fundación privada que financió gran parte de sus primeros trabajos.[20] En 1935, McMillan, Lawrence y Robert Thornton llevaron a cabo experimentos con haces de deuterones en el ciclotrón.Esto produjo una serie de resultados inesperados: los deuterones se fusionan con núcleos diana y los transmutan a isótopos más pesados con la expulsión un protón.Oppenheimer y Melba Phillips, su estudiante de doctorado, concibieron el proceso Oppenheimer-Phillips para explicar este fenómeno.Lawrence fue nombrado formalmente como su director, se le asignó un asistente a tiempo completo y la Universidad acordó destinar 20 000 $ anuales para sus actividades de investigación.Casi todos eran europeos, pero de vez en cuando era invitado a asistir un destacado científico estadounidense, como Robert Andrews Millikan o Arthur Compton.[87] Este último fue utilizado para bombardear átomos de hierro y produjo sus primeros isótopos radiactivos en junio.Encontró que el fósforo radiactivo se concentra en las células cancerosas de rápido crecimiento.[96] En marzo de 1940, Arthur Compton, Vannevar Bush, James Bryant Conant, Karl Taylor Compton y Alfred Lee Loomis viajaron a Berkeley para presentar una propuesta a Lawrence sobre un ciclotrón 184 in y con un imán 4500 T, que se estimó que costaría 2.65 millones de dólares.No obstante, el proceso fue aprobado, pues se basaba en tecnología probada y, por lo tanto, representaba un riesgo menor.En diciembre, Groves ordenó que un imán fuera abierto y para sorpresa encontraron puñados de óxido en el interior.Entonces, decidió que los circuitos fueran derribados y los imanes enviados de nuevo a la fábrica para limpieza.[119] Oak Ridge (1 188 352 000) Hanford (390 124 000) Materiales de operación especiales (103 369 000) Los Álamos (74 055 000) Investigación y desarrollo (69 681 000) Gastos generales (37 255 000) Agua pesada para las plantas (26 768 000) La empresa Tennessee Eastman fue contratada para administrar el Y-12.En abril de 1945, K-25 estaba produciendo uranio suficientemente enriquecido como para abastecer directamente a los circuitos Beta.El periodista Herbert Childs asegura que pocos estaban tan entusiasmados de este logro como Lawrence.Por primera vez desde 1935, Lawrence participó activamente en la experimentación, pero fracasó junto al físico Eugene Gardner en un intento de crear piones (π+) con el sincrotrón.Después de algunas negociaciones, acordaron prorrogar el contrato cuatro años más y designaron a Norris Edwin Bradbury como profesor.Afirmó que la respuesta apropiada era un esfuerzo absoluto por construir un arma nuclear más grande: la bomba de hidrógeno.[146] Sugirió emplear aceleradores en lugar de reactores nucleares para producir los neutrones necesarios en la elaboración del tritio requerido por la bomba, así como el plutonio, que era más difícil de producir porque se necesitaban energías mucho más altas.En ese momento, la CEA había gastado unos 45 millones de dólares en el Mark I que ya había iniciado sus operaciones, pero se utilizaba principalmente en producir polonio para el programa de armas nucleares.[159] Molly no quería un funeral público, pero accedió a un servicio conmemorativo en la Primera Iglesia Congregacionalista de Berkeley.[162] En 1968 se abrió el Lawrence Hall of Science, un centro público de enseñanza científica.
M. Stanley Livingston (
a la izquierda
) y Lawrence cerca del ciclotrón de 27 in en el Laboratorio de Radiación (1934).
Diagrama de funcionamiento del ciclotrón. Las piezas en los polos del imán son más pequeñas de lo que realmente son, pues deberían ser más anchas —como las
des
(las dos piezas de metal aisladas entre sí)— para crear un campo uniforme.
Plantas de
cautrones
desarrolladas en el laboratorio de Lawrence (1944-1945). Se emplearon en el
Laboratorio Nacional Oak Ridge
durante la Segunda Guerra Mundial para purificar el uranio de la primera bomba atómica.
Lawrence fue el asesor de tesis de
Chien-Shiung Wu
, mientras participaba en las últimas etapas del desarrollo del ciclotrón.
Esquema de la separación isotópica del uranio en un calutrón.
Operadoras en los paneles de control del calutrón de Y-12.
Lawrence,
Seaborg
y Oppenheimer en los controles de un ciclotrón de 184 in.
Lawrence (
a la derecha
) y Oppenheimer en el ciclotrón de 184 in.
El Laboratorio de Radiación fue el primero en usar una señal para advertir del
peligro radiactivo
. Actualmente, se conoce como «trébol radiactivo».