Luis Walter Alvarez (né le à San Francisco, Californie et mort le à Berkeley, Californie) est un physicien américain. Ses principales recherches concernent la physique nucléaire et l'étude des rayons cosmiques. Il est lauréat du prix Nobel de physique de 1968.
Il a travaillé notamment à l'université de Californie à Berkeley, au Massachusetts Institute of Technology, à l'université de Chicago et au Laboratoire national de Los Alamos.
En 1937, il fournit la première preuve expérimentale de la capture d'un électron K par un noyau atomique. Il a également mis au point une technique pour produire un faisceau de neutrons lents. Juste avant la Seconde Guerre mondiale, Alvarez et Cornog découvrent la radioactivité du tritium (H : le noyau atomique est constitué d'un proton et de deux neutrons) et montrent que l'hélium est en partie constitué d'hélium 3 (He : le noyau atomique est constitué de deux protons et d'un neutron). Durant la guerre, il fut responsable du développement de trois systèmes de radars, et participa à la mise au point des détonateurs des bombes atomiques au plutonium.
thumb|left|Luis Walter Alvarez
Après la Seconde Guerre mondiale, il fut responsable du développement et de la construction de l'accélérateur linéaire de protons de Berkeley. Il s'intéressa ensuite à la physique des hautes énergies. Il reçut le prix Nobel de physique de 1968 . Ces recherches ont permis l'observation et l'étude de particules de très faibles durées de vie obtenues dans des accélérateurs de particules.
Son fils, Walter Alvarez, a proposé une théorie pouvant expliquer l'extinction des dinosaures.
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