Ernest Orlando Lawrence (Canton, 8 de agosto de 1901 — Palo Alto, 27 de agosto de 1958) foi um cientista nuclear americano, que recebeu o prêmio Nobel de Física de 1939 por sua invenção do cíclotron, um tipo de acelerador de partículas. Também é conhecido por seu trabalho na separação de isótopos de urânio para o Projeto Manhattan, e por fundar o Laboratório Nacional de Berkeley e o Laboratório Nacional de Livermore.
Formado pela Universidade da Dakota do Sul e Universidade de Minnesota, Lawrence completou um grau de doutorado em física na Universidade Yale em 1925. Em 1928 foi contratado como professor associado de física na Universidade da Califórnia em Berkeley, tornando-se seu mais jovem professor titular dois anos depois. Em uma noite em sua biblioteca, ficou intrigado com um diagrama de um acelerador que produzia partículas de alta energia. Contemplou como isso poderia ser feito de forma compacta, e apresentou a ideia para uma câmara de aceleração circular entre os pólos de um eletroímã. O resultado disso foi o primeiro cíclotron.
Passou a construir uma série de cíclotrons cada vez maiores e mais caros. Seu Laboratório de Radiação tornou-se um departamento oficial da Universidade da Califórnia em 1936, com Lawrence como seu diretor. Durante a Segunda Guerra Mundial, desenvolveu a separação isotópica eletromagnética no Laboratório de Radiação. Usava dispositivos conhecidos como calutrons, um híbrido do espectrômetro de massa padrão de laboratório e um cíclotron. Uma enorme planta de separação electromagnética foi construída em Oak Ridge, Tennessee, que veio a ser chamada Y-12. O processo era ineficiente, mas funcionou.
Depois da guerra, Lawrence fez campanha extensivamente para o patrocínio do governo de grandes programas científicos, e era um defensor vigoroso do "Big Science", com suas exigências de grandes máquinas e dinheiro. Apoiou fortemente a campanha de Edward Teller por um segundo laboratório de armas nucleares, que desejava que ficasse localizado em Livermore, Califórnia. Após sua morte, os Regentes da Universidade da Califórnia rebatizaram o Laboratório Nacional de Lawrence Livermore e Laboratório Nacional de Lawrence Berkeley, em sua homenagem. O elemento químico de número 103 foi nomeado Laurêncio em sua honra depois de sua descoberta em Berkeley, em 1961.
Infância Ernest Orlando Lawrence nasceu em Canton, Dakota do Sul, em 8 de agosto de 1901. Seus pais, Carl Gustavus e Gunda (nascida Jacobson) Lawrence, eram ambos descendentes de imigrantes noruegueses que se conheceram enquanto lecionavam na escola secundária em Canton, onde seu pai também era o superintendente escolar. Tinha um irmão mais novo, John H. Lawrence, que se tornaria um médico, e foi pioneiro no campo da medicina nuclear. Em seu crescimento, seu melhor amigo era Merle Antony Tuve, que também viria a se tornar um físico nuclear altamente realizado.
Lawrence frequentou as escolas públicas de Canton e Pierre, em seguida, matriculou-se na St. Olaf College, em Northfield, Minnesota, mas transferiu-se depois de um ano para a Universidade da Dakota do Sul em Vermillion. Completou um bacharelado em química, em 1922, e seu grau de mestre em artes (Masters of Arts; M.A.) em física pela Universidade de Minnesota, em 1923, sob a orientação de William Francis Gray Swann. Para sua dissertação de mestrado, Lawrence construiu um aparato experimental que girava um elipsoide através de um campo magnético.
Lawrence seguiu Swann na Universidade de Chicago, e depois foi para a Universidade Yale em New Haven, Connecticut, onde completou seu grau de doutorado (Ph.D.) em física em 1925 como um Sloane Fellow, escrevendo sua tese de doutorado sobre o efeito fotoelétrico em vapor de potássio. Foi eleito membro da Sigma Xi, e, por recomendação de Swann, recebeu uma bolsa do Conselho Nacional de Pesquisa. Em vez de usá-lo para viajar para a Europa, permaneceu na Universidade Yale com seu orientador como pesquisador. Com Jesse Beams da Universidade de Virgínia, continuou a pesquisar o efeito fotoelétrico. Mostraram que fotoelétrons aparecem dentro de 2 x 10−9 segundos dos fótons que atingem a superfície fotoelétrica — próxima do limite de medição no tempo. Ao reduzir o tempo de emissão, alternando a fonte de luz e desligando-a rapidamente, o espectro de energia emitido tornou-se mais amplo, em conformidade com o princípio da incerteza de Werner Heisenberg.
Início de carreira Lawrence recebeu ofertas como professor assistente da Universidade de Washington em Seattle e da Universidade da Califórnia, com um salário de dólares por ano. Yale prontamente combinou a oferta do cargo de professor assistente, mas com um salário de dólares. Escolheu ficar na mais prestigiada Yale, mas porque nunca tinha sido um instrutor, a nomeação foi ressentida por alguns de seus colegas do corpo docente, e aos olhos de muitos, ainda não compensava sua origem de imigrante da Dakota do Sul.
Em 1928, Lawrence foi contratado como professor associado de física na Universidade da Califórnia, e dois anos mais tarde se tornou um professor titular, tornando-se o mais jovem professor da universidade. Robert Gordon Sproul, que se tornou presidente da universidade no dia após Lawrence tornar-se professor, era um membro do Bohemian Club, e patrocinou sua adesão em 1932. Através deste clube, conheceu William Henry Crocker, Edwin Pauley, e John Francis Neylan. Eram homens influentes que o ajudaram a obter dinheiro para suas investigações de partículas energéticas nucleares. Havia grande esperança para usos médicos por vir a partir do desenvolvimento da física de partículas, e isso levou a grande parte do financiamento inicial para os avanços que Lawrence pudesse obter.
Enquanto na Universidade Yale, Lawrence conheceu Mary Kimberly "Molly" Blumer, a mais velha de quatro filhas de George Blumer, o reitor da Yale School of Medicine. Se encontraram pela primeira vez em 1926 e ficaram noivos em 1931, e se casaram em 14 de maio de 1932, na Trinity Church on the Green, em New Haven, Connecticut. Tiveram seis filhos: Eric, Margaret, Mary, Robert, Barbara, e Susan. Lawrence chamou seu filho de Robert em homenagem ao físico teórico Robert Oppenheimer, seu amigo mais próximo, em Berkeley. Em 1941, a irmã de Molly, Elsie, casou-se com Edwin McMillan, que viria a ganhar o prêmio Nobel de Química de 1951.
Desenvolvimento do cíclotron miniaturadaimagem|250px|Esquema de funcionamento do cíclotron patenteado por Lawrence, em 1934. A invenção que lhe trouxe fama internacional começou como um esboço em um pedaço de um guardanapo de papel. Enquanto estava sentado na biblioteca uma noite, olhou um artigo de jornal escrito por Rolf Widerøe, e ficou intrigado com um dos diagramas. Este mostrava um dispositivo que produzia partículas de alta energia necessárias para a desintegração atômica por meio de uma sucessão de pequenos "empurrões". O dispositivo representado foi projetado em uma linha reta usando eletrodos cada vez mais longos. Na época, os físicos estavam começando a explorar o núcleo atômico. Em 1919, o físico neozelandês Ernest Rutherford tinha disparado partículas alfa em nitrogênio e tinha conseguido bater prótons fora de alguns dos núcleos. Mas núcleos têm uma carga positiva que repele outros núcleos carregados positivamente, e estão unidos firmemente por uma força que os físicos só estavam apenas começando a entender. Para separá-los, para desintegrá-los, exigiria energias muito mais elevadas, na casa dos milhões de volts.
Lawrence viu que tal acelerador de partículas em breve tornaria-se demasiadamente longo e pesado para seu laboratório universitário. Ao ponderar uma maneira de fazer o acelerador mais compacto, Lawrence decidiu criar uma câmara de aceleração circular entre os pólos de um eletroímã. O campo magnético iria manter os prótons carregados em um caminho em espiral como foram acelerados entre apenas dois eletrodos semicirculares ligados a um potencial alternado. Depois de mais ou menos uma centena de voltas, os prótons impactariam o alvo como um feixe de partículas de alta energia. Lawrence animadamente disse a seus colegas que havia descoberto um método para a obtenção de partículas de energia muito altas sem o uso de qualquer alta tensão. Inicialmente trabalhou com Niels Edlefsen. Seu primeiro cíclotron era feito de latão, arame e lacre e tinha apenas 4 polegadas (10 centímetros) de diâmetro — poderia literalmente ser segurado em uma mão, e, provavelmente, custava 25 dólares ao todo.
O que Lawrence precisava para desenvolver a ideia era pós-graduandos capazes de fazer o trabalho. Edlefsen deixou de assumir um cargo de professor assistente, em setembro de 1930, e Lawrence o substituiu por Milton Stanley Livingston e David H. Sloan, com quem começou a trabalhar no desenvolvimento do acelerador de Widerøe e o cícloton de Edlefsen, respectivamente. Ambos tinham o seu próprio apoio financeiro. Ambos os projetos se mostraram práticos, e até maio de 1931, o acelerador linear de Sloan foi capaz de acelerar os íons a 1 MeV. Livingston teve um desafio técnico maior, mas quando aplicou V ao seu cíclotron de 11 polegadas em 2 de janeiro de 1931, pegou elétron-volts prótons girando ao redor. Uma semana depois tinha 1,22 MeV com V, mais do que suficiente para a sua tese de doutorado sobre sua construção.
250px|miniaturadaimagem|esquerda|Oppenheimer, Fermi, e Lawrence. No que se tornaria um padrão recorrente, assim que houve o primeiro sinal de sucesso, Lawrence começou a planejar uma nova máquina, maior. Com Livingston elaborou um projeto para um cícloton de 27 polegadas (69 centímetros) no início de 1932. O ímã de 800 dólares para o cícloton de 11 polegadas pesava 2 toneladas, mas Lawrence encontrou 80 toneladas maciças de ímã enferrujado em um ferro-velho de Palo Alto para o de 27 polegadas que tinha sido originalmente construído durante a Primeira Guerra Mundial para alimentar uma ligação de rádio transatlântica. Com o cíclotron, tinha um poderoso instrumento científico, mas isso não se transformou em descoberta científica. Em abril de 1932, John Cockcroft e Ernest Walton no Laboratório Cavendish na Inglaterra anunciaram que tinham bombardeado lítio com prótons e conseguiram transmutar-lo em hélio. A energia necessária acabou sendo bastante baixa — bem dentro da capacidade do cíclotron de 11 polegadas. Ao saber sobre isso, Lawrence enviou um fio para Berkeley e pediu a Cockcroft e Walton os resultados a serem verificados. A equipe levou até setembro para fazê-lo, principalmente devido à falta de aparelhos de detecção adequados.
Apesar de importantes descobertas continuarem fugindo de seu Laboratório de Radiação, principalmente devido a seu foco no desenvolvimento do cíclotron, em vez de seu uso científico, através de suas máquinas cada vez maiores, Lawrence era capaz de fornecer equipamentos cruciais necessários para experimentos em física de altas energias. Em torno deste dispositivo, construiu o que se tornaria o laboratório mais importante do mundo para o novo campo de pesquisa em física nuclear na década de 1930. Recebeu uma patente do cíclotron em 1934, que atribuiu à Research Corporation, uma fundação privada que financiou grande parte do trabalho inicial de Lawrence. Em fevereiro de 1936, o presidente da Universidade Harvard, James B. Conant, fez ofertas atraentes para Lawrence e Oppenheimer. O presidente da Universidade da Califórnia, Robert Gordon Sproul, respondeu por melhorar as condições. O Laboratório de Radiação tornou-se um departamento oficial da Universidade da Califórnia, em 1° de julho de 1936, com Lawrence nomeado formalmente o seu diretor, com um assistente de direção em tempo integral, e a Universidade concordou em liberar dólares por ano disponíveis para suas atividades de pesquisa.