Voor zijn uitvinding en ontwikkeling van het cyclotron en voor de daarmee verkregen resultaten, vooral met betrekking tot kunstmatige radioactieve elementen.
Lawrence was de oudste zoon van Carl Gustavus en Gunda Jacobson Lawrence, beide nakomelingen van immigranten uit Noorwegen. Ernest ging in Minnesota naar het St. Olaf College, maar na het eerste jaar stapte hij over naar de Universiteit van South Dakota. Hij haalde er in 1922 zijn bachelor in de scheikunde en het jaar daarna zijn master aan de Universiteit van Minnesota. Lawrence veranderde op advies van decaan Lewis Akeley van studierichting en besloot natuurkunde te gaan studeren. Hij ging nog een jaar naar de Universiteit van Chicago, maar ging in 1925 naar de Yale-universiteit en promoveerde daar nog dat jaar in de natuurkunde.
Hij bleef na zijn promotie als onderzoeker bij Yale, werkte daar aan het foto-elektrische effect en werd er in 1927 assistent hoogleraar. Hij werd het jaar daarna in dienst genomen als Associate Professor of Physics bij de Universiteit van Californië - Berkeley en werd daar weer twee jaar later tot hoogleraar benoemd. Hij was met zijn 28 jaar de jongste hoogleraar ooit aan deze universiteit.
Hij trouwde in mei 1932 met Mary (Molly) Kimberly Blumer (1910-2003), met wie hij twee zonen en vier dochters kreeg. Mary was de dochter van George Blumer (1878-1962), decaan van de medische school te Yale. Haar zus Elsie Walford was getrouwd met Nobellaureaat Edwin McMillan, een student van Lawrence die voor enkele belangrijke verbeteringen aan Lawrence’ cyclotron had gezorgd.
Cyclotron
Diagram van de werking van het cyclotron uit Lawrence' octrooi (1934)
Lawrence begon de ontwikkeling van het cyclotron in 1929. Het eerste model, gemaakt door een van zijn studenten, Milton Stanley Livingston, was ongeveer tien centimeter groot, gemaakt van draad en kostte hooguit $25. Het toestel versnelde waterstofionen, dus protonen tot een energie van 13.000 elektronvolt.
Door middel van steeds grotere machines slaagde hij erin het gereedschap te maken voor zijn experimenten met hoge energie. Hij zette het Radiation Laboratorium op, het Rad Lab, dat een van de meest vooraanstaande laboratoria voor onderzoek in de natuurkunde zou worden. Hoewel hij in 1934 patent kreeg op het cyclotron, vroeg hij er geen royalty’s voor. Hij heeft ook de calutronisotopenscheider uitgevonden, maar heeft daarvan de octrooirechten voor een dollar aan de regering van Amerika verkocht.
Met het cyclotron konden nieuwe, tot dan toe onbekende, radioactieve elementen en isotopen worden geproduceerd, maar ook deeltjes en de antideeltjes daarvan. Een element dat zo werd gemaakt was technetium Tc. De deeltjes waar het om ging, mesonen, waren wel al van de kosmische straling bekend, maar konden nu ook worden geproduceerd. Samen met zijn broer, John Lawrence, die directeur werd van het universitair medisch fysisch laboratorium, werkte hij samen om te onderzoeken of het cyclotron in de geneeskunde kon worden gebruikt. Lawrence werd zelf consultant bij het Instituut van Kankeronderzoek aan Columbia.
Manhattanproject
Lawrence hielp in de Tweede Wereldoorlog bij het onderzoek naar de ontwikkeling van een kernwapen. Zijn Radiation Laboratory met het programma van de elektromagnetische isotopenscheiding van uranium-235 met het cyclotron werd een van de centra van het atoomonderzoek. Lawrence introduceerde Robert Oppenheimer als eerste bij wat later het Manhattanproject zou worden. Oppenheimer had eerder met Lawrence aan het cyclotron samengewerkt.
Lawrence heeft in de jaren 1950 nog geprobeerd de geest van kernwapens, die hijzelf had losgelaten, terug in de fles te krijgen door zich actief tegen de wapenwedloop tussen de Verenigde Staten en de Sovjet-Unie in te zetten. Hij ging ondanks een serieuze aanval van zijn chronische colitis op verzoek van president Eisenhower naar Genève om aan de onderhandelingen tussen de beide landen deel te nemen om de kernproeven te verbieden en kernwapens te ontmantelen. Hij werd met spoed naar een ziekenhuis in Stanford overgebracht en is kort daarna, enkele weken na zijn 57ste verjaardag, overleden.
Lawrence heeft veel prijzen in ontvangst mogen nemen, waaronder de Elliott Cresson Medal van het Franklin Instituut, de Comstock Prize van de National Academy of Sciences, de Hughes Medal van de Royal Society, de Duddell Medal van de Royal Physical Society, de Faraday Medal van de Institution of Electrical Engineers en de Enrico Fermi-prijs. Hij werd onderscheiden met de Amerikaanse Medal for Merit en een benoeming tot officier in het Franse Legioen van Eer. Hij ontving eredoctoraten van dertien Amerikaanse en een Britse universiteit, die van Glasgow. Hij was lid dan wel Fellow van veel Amerikaanse en buitenlandse wetenschappelijke genootschappen.
Ernest Lawrence
