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而在这里似乎是我能为加州大学做贡献。”
劳伦斯以极大的热情和充沛的精力投入教学和实验，他帮助一些研究生
做实验，这些实验的情况发表了，里面没有他的名字。“他给人的印象是他
从指头尖一直到全身都充满了活力，走到哪儿就把激动的气氛带到哪儿。当
然也带来了和平。”他的一位同事评价道。
这个新来者这么年轻就当上副教授，这么快就能引起教员和学生们的密
切注意，系里年长一些的人多少有些羡慕和忌妒，然而从来没有人指责他不
努力工作或工作时间短。他如果不在实验室就准在图书馆聚精会神地看当代
的物理文献，或在办公室计算什么问题。即使这样他还能抽出时间每周打三
次网球。他也能找到时间参加社交活动，人们说他好像不怎么需要睡觉。
在所有的寻求知识的探索中，甚至包括宇宙空间的探险在内，最激动人
心的，最重要的是小小的原子这一微观世界。原子比头发的直径要小100万
倍，然而它却类似于一个宇宙，电子像行星一样围着核子转，这个核子比小
小的原子本身小10万倍却含有原子质量的绝大部分。也许对原子的探索能使
生命本身的秘密被揭晓。英国的原子核物理学家卢瑟福已经让人们看到几世
纪以来原子是不可分割的最小单元这个概念站不住脚，并用镭的辐射将一种
基本元素变成了另一种基本元素，但当时又有谁知道足以分裂每种元素的原
子的可控能量可建立何等的丰功伟绩呢？但是劳伦斯感到若是没有产生这种
能量的实际的方法，并设计出能装载它而不会被它所破坏的管子，对小小的
原子进行的进攻是难以用人工的方法去完成的。从他在明尼苏达时开始，他
就对能够而且最终将会设计出的某种方法感兴趣了。
全世界各个实验室都接受了这一挑战。有3个德国物理学家曾企图在山
顶峰之间拉一根700米长的链子吸引闪电加以利用。其中一人遭电击身亡。
表上已记录了数百万电子伏，但是放电管经不住这样大的电压。怎样才能击
中并研究原子呢？劳伦斯认识到只有采用当时还没有做到的、连续不断的、
强度大的带电粒子流才能收到效果。
1929年4月1日左右，当劳伦斯正在图书馆与约翰逊阅读科学杂志时，
发现了挪威工程师罗尔夫·怀德洛在《电工学文献》上发表的一篇文章。文
章论述的是钾离子的加速问题。他几乎没有看本文，而是激动地研究了文章
的插图。怀德洛把两个管子 （电极）排成一条线，用衰减高频振荡电压将钾
离子注射到第一个管子中去，当离子行进到两个管子之间时以同样的电压升
压一次，与第一次同步。因此当离子从第二个管子中出来时比进第一个管子
时能量大了一倍。那么采用几个管子，以增加其长度来连续不断地升压而增
大离子的速度，为什么不能将最初的电位和再加上去的电位提高几倍，从而
增加能量，使其达到最初输入能量的许多倍呢？在合适的时间重复施加低
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的、很容易控制的电压，会使能量比单独一次使用巨大的高压还要高，正如
儿童打秋千，需要不断地推才能越来越高，而不是一次就能推得很高。
劳伦斯很快地计算了一下，这一串管子中后一个应该比前一个长多少，
他意识到要想得到高能质子就需要一个相当长的管子，这对许多实验来说都
是过于笨重的装置，然而若是达到百万电子伏重离子，其装置不一定要太长。
他马上着手计算如何减少必须的长度。如果能将这些管子重复使用，结果会
怎样呢？这就得把管子变成一个圆圈。他立刻就产生一个想法，即用磁场把
离子限制在一个圆圈里。因为离子在磁场里的角速度是不变的，与其速度无
关。那么，从理论上说，如果电极是在磁场之中，每当离子沿着直径方向通
过将它们分离开来的小空隙时都给以重复加速的话，那么，人们是可以在空
的半圆形电极中使离子不断循环的。
劳伦斯怀着发现者的激情跟约翰逊滔滔不绝地谈了一两个小时。约翰逊
在劳伦斯的公式和图解中看不出什么破绽。但他指出，要使机器运转来达到
如期的效果还无疑会遇到巨大的障碍。另外，一旦得到这个能量之后，将如
何使用它呢？劳伦斯认为这不是什么解决不了的问题：人们可以把一个原子
靶放在圆形电极的周边附近，想法使螺旋形增加的最高能量的离子击中靶子
——人们还可以从真空管中将它们完全取出来，拿到外面来用。
“我要用它来轰击和破碎原子。”劳伦斯兴奋得几乎喊起来。
不久劳伦斯去华盛顿召开学术会议。他在途中将他的草图发展到更加精
细的阶段。而且比过去更加精确地计算了从一个小的实验装置中可能产生多
大的能量，以及为了达到最终目的所需要的一切。从理论上说如果爱因斯坦
关于质量随速度的增加而增加的公式对这个试验起作用的话，最后则能达到
光速。在这样的速度之下，质量的增加可能使靠外边的离子减慢速度，足以
防止它们与其它要进一步加速的粒子同步达到两极之间的空隙。
1929年秋季学期有8名研究生在他指导下学习，需要他在实验室多给他
们进行辅导。所以他感到人力和时间都很紧张。他经常告诫他的学生：“要
经常向你自己提问题，这样一来，想法自己就会出来了，还会避免走许多弯
路。”
这时一位年轻有为的理论物理学家奥本海默来到伯克利。他与劳伦斯很
快建立了友谊。两人无论在气质、相貌以及对事物的一般态度来说都有天渊
之别。使劳伦斯着迷的是奥本海默聪明、敏锐的头脑，对科学领域之外的生
活的极大的兴趣和渊博的知识，以及运用语言的娴熟技巧。奥本海默从来没
见过任何人像劳伦斯一样“充满了令人难以置信的活力，并对生活如此热爱。
他工作一整天，跑去打打网球，接着又是半夜。他的兴趣是如此广泛，有助
于解决问题，而我正好相反。”这位理论物理学家和实验物理学家劳伦斯在
事业上互相帮助，成为挚友。
尽管很多人认为劳伦斯的想法“太不着边际了”，他还是在第二年夏天
之后着手干起来。此时，他很欣赏的青年戴维·斯通来到加州大学攻读博士
学位，他成为劳伦斯的助手。劳伦斯让斯通建造一台直线加速器。这是一种
可以使粒子沿着狭窄而笔直的路程持续加速的装置。一根有些复杂的玻璃
管，允许电连接进去，又可以排除空气。做成之后，劳伦斯和斯通又花了两
天时间，仔细地往管里装了8根小镍管。这些镍管按顺序一根比一根长，间
距在1～2厘米之间。它们交替地与震荡器的两根电线相连接。记录结果的仪
器置于玻璃管一端，最长的镍管之后，玻璃管另一端作引入汞离子用。他们
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借来真空系统，还借来了圆形加速器的震荡装置，以便对其理论和工作进行
验证。它的工作原理得到了验证。这台装置成功了。
师生们纵情欢呼，兴高采烈。劳伦斯马上建议增加管子以提供13个以上
的间隙，以便利用220伏供电线最终产生2万电子伏能量。他们做到了这一
点。
劳伦斯和斯通合作得很好。劳伦斯从不用高踞人上的命令口气说话。无
论学生提出任何困难的建议他都不会去泼冷水。他为研究生组织的杂志俱乐
部越来越受到其他教师和学生的欢迎。在那里每个人都可以随心所欲地发表
意见，教授们可能像学生一样受到反驳。当大名鼎鼎的德国教授劳厄和鲁道
夫·拉登保来参观杂志俱乐部的时候，他们被这里缺乏纪律的情况以及年轻
人跟教授们说话时的态度吓了一跳。在这里甚至连博学的奥本海默也被人盘
问，在解释所牵扯到的问题的时候，孩子气十足的劳伦斯经常站在研究生一
边，而“成熟”的奥本海默实际上比劳伦斯还年轻。
到1930年物理系已成为一个活跃的、有创造性的系了，其中劳伦斯作出
了显著的贡献。为此1930年10月21日，校董事们批准提升他为正教授，这
样一来，29岁的欧内斯特·劳伦斯就成了这所学校历史上最年轻的正教授
了。
正在此时，美国同世界其他地区一样出现了经济大萧条，劳伦斯也感到
了这一点，他尽量为困难的学生申请补助或筹划薪金，或把钱借给他们。国
内经济困境没有分散他的注意力，在实验室进行将粒子加速到高能的各种实
验，占去了他教学和其他工作之外的所有的空余时间。他在努力发展质子回
旋加速器。一切都是新的，没有任何经验可供借鉴，回旋加速器比直线加速
器会出现更多的问题。
经过不懈的努力，问题得到了解决。电极上仅有100伏电压，却获得了
相当于1300电子伏的能量。1930年圣诞节期间，劳伦斯借来了一块强度大
一倍的磁铁，1931年1月2日产生了8万电子伏的质子，这正是根据劳伦斯
的计算而预期的能量，至此，对此方法的有效性就不容置疑了。
他决定再建造一台更大的圆形加速器，产生的能量至少应达100万电子
伏。他精确地计算出了所需要的磁铁尺寸。用于圆形磁共振加速器上的第一
块磁体最初只有9英寸的极面，上面绕有十四号线包漆。精心制作的小室开