Milton Stanley Livingston (25 de mayo de 1905 - 25 de agosto de 1986) fue un físico estadounidense de aceleradores , coinventor del ciclotrón con Ernest Lawrence y codescubridor con Ernest Courant y Hartland Snyder del principio de enfoque fuerte , que permitió el desarrollo de modernos aceleradores de partículas a gran escala . Construyó ciclotrones en la Universidad de California , la Universidad de Cornell y el Instituto Tecnológico de Massachusetts . Durante la Segunda Guerra Mundial , sirvió en el grupo de investigación de operaciones de la Oficina de Investigación Naval .
Livingston fue presidente del Proyecto Acelerador en el Laboratorio Nacional de Brookhaven , director del Acelerador de Electrones de Cambridge, miembro de la Academia Nacional de Ciencias , profesor de física en el MIT y ganador del Premio Enrico Fermi del Departamento de Ciencias de los Estados Unidos. Energía . Fue director asociado del Laboratorio Nacional de Aceleradores de 1967 a 1970.
Livingston nació en Brodhead, Wisconsin , el 25 de mayo de 1905, hijo de McWhorter Livingston, ministro de religión, y su esposa Sarah Jane. [1] Sarah era miembro de la familia Ten Eyck , una influyente familia de Nueva York cuyos orígenes holandeses se remontan a la década de 1640. Tenía tres hermanas. La familia se mudó a California cuando Livingston tenía cinco años y creció en Burbank , Pomona y San Dimas . Su padre se convirtió en maestro y director de secundaria. Su madre murió cuando él tenía 12 años y su padre se volvió a casar más tarde. Livingston adquirió así cinco medio hermanos. [2]
Después de graduarse de la escuela secundaria en 1921, Livingston ingresó al cercano Pomona College , con la intención de especializarse en química , [1] pero no le gustaba la forma en que se enseñaba química allí, y acordó con el profesor de física, Roland R. Tileston, tomar También cursos de física. [2] Recibió su Licenciatura en Artes (AB) en 1926, [3] con una doble especialización en física y química. Tileston hizo arreglos para que él ingresara en Dartmouth College con una beca de enseñanza. [2] Obtuvo su Maestría en Artes (MA) en 1928, [3] estudiando difracción de rayos X , [4] [5] y permaneció un año más como instructor. [2]
Durante ese año, Livingston solicitó becas de enseñanza en escuelas de posgrado y fue aceptado tanto por la Universidad de Harvard como por la Universidad de California . Aceptó esto último y regresó a California. [2] Escribió su tesis de Doctorado en Filosofía (PhD) sobre "La producción de iones de hidrógeno de alta velocidad sin el uso de altos voltajes", [6] un tema sugerido por Ernest Lawrence , quien había notado que los iones de masa y carga en movimiento en un campo magnético uniforme circulan a una frecuencia constante independiente de la energía:
Por lo tanto, en teoría, si una partícula atravesara un electrodo con un voltaje VN veces, adquiriría energía de NeV. La tarea de Stanley era verificar si esto funcionaría. En enero de 1931, Stanley logró hacer precisamente eso: utilizó un voltaje de 1 kV para acelerar los iones de hidrógeno a 80 keV. A instancias de Lawrence, Stanley redactó rápidamente su tesis y la presentó en abril de 1931 para poder ser elegible para un puesto de instructor el año siguiente. [1] Su examen oral resultó más difícil. Raymond Birge comenzó a hacer preguntas sobre física nuclear, y Livingston tuvo que admitir que no sabía nada sobre el trabajo de Ernest Rutherford , James Chadwick y Charles Drummond Ellis , y que no había leído su monografía de 1930 Radiaciones de sustancias radiactivas . No obstante, Lawrence logró persuadir a los examinadores para que le otorgaran a Livingston su doctorado. [2]
En lo que se convertiría en un patrón recurrente, tan pronto como hubo la primera señal de éxito, Lawrence comenzó a planificar una máquina nueva y más grande, que se conoció como ciclotrón . Lawrence y Livingston elaboraron un diseño para un ciclotrón de 69 cm (27 pulgadas) de 800 dólares a principios de 1932, con un imán que pesaba 2 toneladas. Lawrence encontró entonces un enorme imán de 80 toneladas que había sido construido originalmente para alimentar un enlace de radio transatlántico durante la Primera Guerra Mundial , pero que ahora se estaba oxidando en un depósito de chatarra en Palo Alto . Esto les permitió construir un ciclotrón de 27 pulgadas. [7] [8]
En el ciclotrón tenían un poderoso instrumento científico, pero esto no se tradujo en un descubrimiento científico. En abril de 1932, John Cockcroft y Ernest Walton, en el laboratorio Cavendish de Inglaterra, anunciaron que habían bombardeado litio con protones y logrado transmutarlo en helio . La energía requerida resultó ser bastante baja, dentro de la capacidad del ciclotrón de 11 pulgadas. Al enterarse, Lawrence telegrafió a Berkeley y pidió que se verificaran los resultados de Cockcroft y Walton. El equipo tardó hasta septiembre en hacerlo, principalmente debido a la falta de aparatos de detección adecuados. [9]
Entre 1932 y 1934, Livingston fue autor o coautor de más de una docena de artículos sobre física nuclear y el ciclotrón, pero se sintió eclipsado por Lawrence y pensó que no había obtenido suficiente crédito por su participación en el diseño del ciclotrón, por el cual Lawrence recibiría el Premio Nobel de Física en noviembre de 1939. [1] [10] Por lo tanto, Livingston aceptó una oferta de una cátedra asistente de la Universidad de Cornell en 1934. [3] Construyó un ciclotrón de 2 MeV en Cornell con una subvención de $ 800 y la ayuda de estudiantes de posgrado y la tienda departamental, la primera que se construyó fuera de Berkeley. [1] Trabajó con Robert Bacher y Hans Bethe , ayudando a producir uno de los tres artículos importantes que aparecieron en Reviews of Modern Physics y que se conoció como la "Biblia de Bethe". [4] [11] También se asoció con Bethe para demostrar por primera vez que el neutrón tiene un momento magnético . [1] [12] Livingston recordó que Bethe:
… me dio una idea de los fundamentos de la física y de lo que estaba sucediendo en la física nuclear. Con él por primera vez sentí cuán profundo era el campo, cuán complicado era y cuánto necesitábamos en términos de nueva información. Aprendí muchos tipos nuevos de conceptos, como momentos magnéticos y aspectos cuánticos, de los que nunca había oído hablar mientras estuve con Lawrence. Era un ambiente diferente. Ahora estaba siguiendo a un académico y quedé realmente impresionado. [2]
Los físicos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) habían decidido que ellos también necesitaban un ciclotrón, y Robley Evans contrató a Livingston para construir allí un ciclotrón de 42 pulgadas (110 cm). Livingston se convirtió en instructor en el MIT al año siguiente y profesor asistente al año siguiente. El ciclotrón se completó en 1940. Durante la Segunda Guerra Mundial , trabajó con el ciclotrón para la Oficina de Investigación Médica de la Oficina de Investigación y Desarrollo Científico (OSRD), produciendo isótopos radiactivos de fósforo y hierro que se utilizaron como trazadores en experimentos médicos. . El resultado de esta investigación fueron nuevos métodos para estabilizar la sangre, de modo que pudiera enviarse a las tropas en teatros de guerra remotos. [2] En 1944, Livingston se unió al grupo de investigación de operaciones de Philip Morse en la Oficina de Investigación Naval , y trabajó en Washington, DC y Londres en contramedidas de radar para los submarinos . [4]
Livingston regresó al MIT poco después del final de la guerra, pero en 1946 un consorcio de universidades, incluido el MIT, se unieron para crear el Laboratorio Nacional Brookhaven en Long Island, Nueva York , como una instalación para llevar a cabo actividades de investigación de la Gran Ciencia que estaban más allá del alcance de recursos de una sola institución académica. Morse fue nombrado primer director de Brookhaven y le pidió a Livingston que se hiciera cargo de la construcción de un acelerador para el nuevo laboratorio nacional. Se decidió que debería ser un nuevo tipo de acelerador conocido como sincrotrón que había sido propuesto por Edwin McMillan en 1945. Isidor Isaac Rabi en particular argumentó que debería ser más potente que cualquiera planificado por el Laboratorio Lawrence Berkeley . [1] [4]
Al final resultó que, la Comisión de Energía Atómica (AEC) no estaba dispuesta a financiar dos aceleradores gigantes de 10 GeV, pero sí estaba dispuesta a financiar dos más pequeños de 2,5 GeV y 6 GeV. En una reunión en la que Brookhaven estuvo representado por Morse, Livingston y Leland John Haworth , el equipo de Brookhaven aceptó la más pequeña, con la esperanza de poder terminarla primero y así tener una ventaja en la construcción de la máquina de 10 GeV. [1] [2] La máquina, conocida como Cosmotron , fue aprobada por la AEC en abril de 1948 y alcanzó su potencia máxima de 3,3 GeV en 1953. [13]
Livingston no pudo quedarse en Brookhaven para ver completado el proyecto Cosmotron porque se enfrentaba a perder su mandato en el MIT y decidió regresar allí en 1948. [2] En el MIT impartió clases y participó en un experimento de 1950 realizado por el Instituto Nacional de Los Álamos. Laboratorio para investigar la vida útil de productos de fisión de vida corta. [1] Sin embargo, todavía pensaba en los aceleradores, y en 1952, junto con Ernest Courant , Hartland Snyder y J. Blewett en Brookhaven, desarrolló el enfoque fuerte , el principio de que el efecto neto sobre un haz de partículas cargadas que pasa a través de un campo alterno gradientes es hacer que el haz converja. [4] [14] Las ventajas del fuerte enfoque se comprendieron rápidamente y se implementaron en el sincrotrón de gradiente alterno , que alcanzó 33 GeV en 1960. [13] Un plan para construir un sincrotrón en el MIT y Harvard también se hizo realidad bajo la dirección de Livingston. liderazgo, lo que dio como resultado el Acelerador de Electrones de Cambridge (CEA), que entró en funcionamiento en 1962. [1] La cámara de burbujas de hidrógeno en el CEA explotó el 6 de julio de 1965, hiriendo a ocho personas, una de ellas fatalmente. [15]
El Laboratorio Nacional del Acelerador , pasó a llamarse Laboratorio Nacional del Acelerador Fermi en 1974, se estableció en Batavia, Illinois , en 1967. [16] Al igual que Brookhaven, estaba dirigido por un consorcio de universidades. [17] Robert R. Wilson fue nombrado su primer director, con Livingston como su director asociado. [1] Iniciaron el diseño de lo que se convirtió en el Tevatron , un acelerador de partículas de 1 TeV . [1]
Livingston se jubiló en 1970 y se mudó a Santa Fe, Nuevo México . Continuó trabajando ocasionalmente como consultor en el cercano Laboratorio Nacional de Los Álamos y, en ocasiones, actuó como juez administrativo de la Comisión Reguladora Nuclear . [1] Se casó con Lois Robinson mientras era estudiante de posgrado en Berkeley en 1930. Tuvieron dos hijos, una hija, Diane, y un hijo, Stephen. Se divorciaron en 1949 y se casó con Margaret (Peggy) Hughes en 1952. Después de la muerte de Peggy, se volvió a casar con Lois en 1959. Murió en Santa Fe el 25 de agosto de 1986, por complicaciones derivadas del cáncer de próstata . [1] Le sobrevivieron su esposa Lois y sus hijos Diane y Stephen. [17]
