婚后的劳伦斯仍像以前一样勤奋地工作，一天24小时无论什么时候都能 看到他和他的学生及助手在仪器旁做实验或工作。斯通的X射线管产生了百 万电子伏的X射线，可以击穿半英寸厚的钢板，这种装置随后被用在医院中。 他们轰击了各种元素。1933年2月，在回旋加速器内第一次对铀这种当时已 知的最重元素进行了轰击。3月，他将重水电解。为离子源提供气体，然后 将它注入大的回旋加速器内。用锂作靶子，他们观察到了射程和能量比以往 任何时候在天然放射性物质中发现的都要大的α粒子。氘核也产生了中子， 其强度要比用质子轰击的大得多。当诺贝尔奖获得者玻尔听说氘核在分裂8 种元素的过程中的应用时，欢呼“这是令人不可思议的进步。昨天的梦想今 天已经实现了”。
1933年秋季，劳伦斯忙于改进他的加速器，他要鉴定或查实他的有关氘 核崩裂为具有相同射程的质子和中子的假设，并确定正确的中子质量。正当 他忙于解决这个问题的时候，布鲁塞尔索尔维科学委员会邀请他参加索尔维 会议。这个委员会的成员都是世界一流的科学家，如爱因斯坦、玻尔、德释 等。劳伦斯开始简直不敢相信这是真的。学校师生都劝劳伦斯参加，因为这 是“仅次于诺贝尔奖金的荣誉”。
为了给索尔维会议准备更多的资料，劳伦斯加紧了工作。他用300万电 子伏氘核轰击各种靶而且束流的强度也增加了。他在回旋加速器附近安置了 一个小的旧的云室，通过这个云室，无论是反冲计数器或放大器所得的结果 全部证实了劳伦斯的假设，无论是什么元素做靶情况都是如此。强大的中子 束，以及反冲中子和反中子也被观察到了。劳伦斯的观点是正确的。威力强 大的中子辐射使人们对实验者的生理效应担心，但劳伦斯觉得这对医学方面 可能具有相当重要的意义，他告诫他的“孩子们”要小心。
1934年2月24日，劳伦斯读到了一篇法国居里奥一居里夫妇写的一篇 文章，他们用α粒子轰击硼而发生了感生放射性。劳伦斯跑到实验室，调整 仪器，将靶轮转向碳，并将计数器的电路接上，此靶受轰击5分钟之后，回 旋加速器关掉了，打开了计数器。这时计数器喀呖喀呖地响起来。他读完文 章还不到半小时，便观察到放射性。放射性一直是存在的，辐射实验室在几 个月之前就能将它发现，只是要把盖革计数器放进去。他们为此而懊恼不已。
当他用中子使10多种元素具有放射性时，他又用同样的方法对氘核进行 了试验，发现钠也能具有有益处的放射性。他立刻就想到了在医学上应用的 可能性。他给《物理评论》的编辑写了一封信，答应写一篇关于放射性钠的 详细的论文。“对于我们来说，长时间地停止实验工作来写东西是困难的， 但是我坚持认为，应该写点什么，而且要在这方面树立榜样。实验一完成就 停止工作，开始写作。”他写道。
劳伦斯的实践表明，放射性钠和其他放射性同位素对医学很有价值。他 努力使这些当时只能用加速器制造的同位素为其他学科所利用。他从没失去 当年对医学的兴趣，而且对辐射在医学方面的应用抱着坚定的信心。利用辐 射实验室的成果制造X光机已用于治疗癌症，他本人已被指定为科罗克癌症 研究所的研究顾问。
1934年4月，劳伦斯成为（美国）全国科学院最年轻的院士。
1935年初劳伦斯提出了当束流从室里引出时用直接辐射治疗癌的可能 性。这年夏天，他利用弟弟约翰固车祸受伤的机会让约翰测量安全系数，并 研究将中子用于治疗的可能性。他认为中子束比X射线束扩散的少。放射性 同位素也许可以“钩到癌细胞上，从内部照射它”。斯通认为他的意见有现 实意义，这一点后来在某些类型的癌上得到了证实。
1936年1月，劳伦斯来到著名的哈佛大学访问。哈佛校长提出优厚的条 件聘请劳伦斯，但是劳伦斯已离不开在伯克利的同事、朋友及他的实验室， 经过再三考虑，他决定留在伯克利。校方也作出决定：辐射实验室成为物理 系的一个正式的独立单位，由劳伦斯任主任，并任命一个副主任，一个秘书 和一个机械师，增加实验室的研究经费。
1936年3月28日，伯克利辐射实验室，1100万电子伏的α粒子产生出 来了。只有已知的自然界最稀有的α粒子才能达到这么大的能量。在全国科 学院和物理学会4月份在华盛顿举行的会议上，劳伦斯和密执安大学的詹姆 斯·科克报告了这个成果和第一次把一种元素转变成了黄金的事实。虽然用 以转变成黄金的元素是铂而不是贱金属——千百年来炼金术士都在企图把贱 金属变成黄金——但在元素的转变中，这个变化毕竟是达到了最高峰。
在这些会议上，劳伦斯被一些热心提问的人包围起来。那些冷嘲热讽者 已失去了他们的优势。许多人要求去实验室参观，而更多的人则要求用回旋 加速器束流或中子辐射线来进行各种项目的研究。整个夏天实验室忙得不亦 乐乎。许多著名科学家前来参观访问。
四、伯克利辐射实验室主任
劳伦斯又着手进行几项设计：把回旋加速器的直径加大10英寸，增加射 频功率，扩大冷却储备量，并把如斯内尔式真空阀门靶子室这样一些改进结 合起来，允许迅速更换靶而不使真空受损；还设计了一个绰号叫“猪鼻子” 的抽空管将束流导离磁场，使其不受回旋加速器的磁力和其它各种力的作 用。回旋加速器的强大辐射使人议论纷纷。劳伦斯要求每个工作人员都要佩 带劳里森式验电器，以便检查遭受照射的情况。他的弟弟约翰也带着成群的、 身上长着癌瘤的老鼠来到这个负担已经过重的实验室进行中子辐射试验。
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