路易斯·斯洛廷

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路易斯·斯洛廷
Louis Slotin
Slotin Los Alamos.jpg
斯洛廷在洛斯阿拉莫斯的檔案圖片
出生 1910年12月1日(1910-12-01)
加拿大緬尼托巴省温尼伯市北區
逝世 1946年5月30日 (35歲)
美國新墨西哥州洛斯阿拉莫斯
死因 輻射中毒
职业 物理學家化學家

路易斯·亞歷山大·斯洛廷Louis Alexander Slotin,1910年12月1日-1946年5月30日),加拿大物理學家化學家,曾參與曼哈頓計劃。斯洛廷生於加拿大緬尼托巴省温尼伯市北區,並在那裏長大,在马尼托巴大学取得理學學士及理學碩士學位之後,轉到倫敦國王學院學習,並於1936年在該校取得物理化學博士學位。之後,他以研究員的身份加入芝加哥大學,並協助設計了一套回旋加速器

斯洛廷於1942年獲邀參加曼哈頓計劃。在曼哈頓計劃中,他負責測量核心的臨界質量值。在第二次世界大戰後,斯洛廷繼續在洛斯阿拉莫斯國家實驗室從事研究工作。於1946年5月21日,斯洛廷意外地啟動了一次裂變反應,當中釋放出一股硬性輻射。斯洛廷被緊急送院,並於九天後的5月30日逝世,成為史上第二名臨界事故的遇難者。

斯洛廷在事發後迅速作出反應,成功防止同事死亡,故被美國政府譽為英雄。然而,一部分物理學家認為該事故是可以避免的。該事故及其餘波已在文學作品中被戲劇化。

早年[编辑]

斯洛廷是家中三名孩子中的長子,父母是说意第緒語的難民,因俄國屠殺猶太人而逃亡到緬尼托巴省温尼伯市[1] 他在温尼伯市的北區長大,該區是東歐移民的集中地。他幼年在麥克雷小學读书,少年在聖約翰技術高中读书,在此期间,斯洛廷都表現出他非凡的學術才能。他的弟弟森姆後來评价他的哥哥“有着使他能長時間學習的超常集中力”。[1] 斯洛廷16歲时考進了马尼托巴大学,攻读科學學位。在本科生修業期間,他在物理學和化學方面都獲得了大學頒發的金獎章。斯洛廷於1932年取得了地質學理學學士學位,並於1933年取得理學碩士學位。在一位導師的協助下,他獲得了前往倫敦國王學院學習的研究生獎學金,而他的導師則是當時的化學系主任,專門研究光化學電化學[2] 的亞瑟·約翰·阿爾曼德。[1]

國王學院[编辑]

在國王學院時期,斯洛廷曾獲得學院業餘羽量級拳擊錦標賽優勝,因而以業餘拳手的身份聞名校內。後來,他為西班牙共和國打過仗,並跟随英國皇家空軍駕駛過實驗戰鬥機,以此給人們留下了印象。[3] 作家罗伯特·容克在他的著作《比千個太陽還亮:原子科學家們的個人史》(第一本報導曼哈頓計劃的出版著作)中說斯洛廷“曾在西班牙內戰時參與志願軍,他參軍主要是為了刺激而不是政治。”[4] 在數年以後的一次訪問中,森姆指出他的兄長是“在西班牙徒步旅行”,並“沒有參與戰爭”,不像外界認為的那樣。[1] 斯洛廷於1936年獲大學頒授物理化學博士學位[3] 他的論文《論某些化學反應中不穩定分子的進階形成》還曾經獲獎。之後他為愛爾蘭大南方鐵路公司擔任特別調查員,測試用於哈科特-布雷伊線上的德魯姆鎳鋅蓄電池[1]

芝加哥大學[编辑]

1937年,在他應徵加拿大國家研究局失敗後,芝加哥大學聘請他當研究員。在那裏,斯洛廷第一次獲得核化學方面的經驗──協助興建美國中西部的第一套回旋加速器[5] 該工作薪酬欠佳,以致斯洛廷的父親不得不额外給予兒子援助,长達兩年之久。1939年至1940年,斯洛廷與生物化學系系主任厄爾·伊凡斯合作,用回旋加速器生產放射性碳(碳-14碳-11)。[1] 合作期間,二人還用碳-11來展示出動物細胞具有利用二氧化碳(經固碳作用)進行碳水化合物合成的能力。[6]

1942年12月2日那天,在啟動恩里科·費米的“芝加哥第一反應堆”(第一個核反應堆)的時候,斯洛廷可能在場;然而,該項目的各種紀錄在這點上並不一致。[7] 在這段期間,斯洛廷還對放射生物學方面的好幾份論文作出了貢獻。他在這方面的專長獲得了美國政府的注意,故此被邀加入曼哈頓計劃,也就是美國研發核彈的專案組織。[5] 斯洛廷在未來的諾貝爾物理學獎得主尤金·維格納的監督下,在大學裏研究鈽的生產方法,後來改到田納西州橡树岭橡樹嶺國家實驗室繼續研究。在1944年12月,他搬到新墨西哥州洛斯阿拉莫斯國家實驗室,為罗伯特·巴彻的炸彈物理小組進行研究工作。[1]

洛斯阿拉莫斯[编辑]

在洛斯阿拉莫斯,斯洛廷的職責在於進行危險的臨界試驗,首先是測試奥托·罗伯特·弗里施在他實驗中用的,後來就是測試製核心。進行臨界試驗時需使裂变材料達至近乎臨界水平,以確立其臨界質量的數值。[8] 科學家們將這種對核連鎖反應概率冒險的行為叫做“搔弄龍尾巴”,這是鑒於物理學家理查德·費曼所作的評價,他把這種實驗比作“搔弄一條睡龍的尾巴”。[9][10] 斯洛廷於1945年7月16日組裝了三一試驗用的核心,也就是第一枚被引爆的原子彈。由於他那時成了原子武器組裝專家,所以開始被人稱為“美國首席軍械工”。[11]

戰後,斯洛廷表示他愈來愈不屑於參與該計劃。他說,“使我非常憤慨的是,我開始參與海軍的各種測試。”[1] 對斯洛廷而言,很不幸的是洛斯阿拉莫斯仍然需要他的參與,因為就像他說的那樣,“還留在這兒又有炸彈組裝經驗的人只有幾個,而我就是其中一個。”[1] 他盼望重返芝加哥大學繼續他的生物物理學及放射生物學的研究,而他那時正在訓練一名替代者,艾爾文·C·格里夫斯,好讓自己一重回和平時期的工作,就有人去接管所留下的職務。

在1945年8月21日,斯洛廷的一名密切同事兼實驗室助理,哈里·K·達格利恩,在進行臨界質量測試時,意外地掉下一塊小碳化鎢鏄,落在重6.2千克的δ相鈽製炸彈核心上。[12] 24歲的達格利恩受到510雷姆(5.1西弗)的中子輻射照射。[13] 當這位年青人在往後留院的21天,慢慢地為輻射病折磨至死的期間,斯洛廷長時間伴在他身旁。

臨界事故[编辑]

該事故的一次重組

在1946年5月21日,斯洛廷與七名同事對一場實驗進行操作,當中要把兩塊(一種中子反射物料)製半球置於一鈽製核心的周圍,作為製造裂變反應的起始步驟。該實驗所用的核心正是照射達格利恩的那一顆6.2千克鈽製核心。斯洛廷一方面用左手經姆指孔抓緊鈹製的上半球,另一方面右手用螺絲刀維持着上下半球間的空隙,同一時間助手移走平常會用的填隙片[1] 使用螺絲刀操作並不是實驗計劃的標準規定。

下午3時20分,螺絲刀滑落,導致鈹製上半球落下,引起临界反应並釋放出一股硬性輻射[8]。與此同時,房間裏的科學家們觀察到空氣被離子化所形成的“藍色熒光”,以及感覺到一股“熱浪”。此外,斯洛廷的口部感覺到酸味,左手感到被燒傷的劇痛。[1] 斯洛廷本能地向上急抽左手,將鈹製上半球拉起並把它掉到地上。他使自己被一股達致命劑量(約2100雷姆,或21西弗)的中子及γ輻射曝曬。[13](斯洛廷所受的輻射劑量相等於在原子彈爆發時距彈4800呎(1463米)時所受的輻射量。[14]

斯洛廷一離開實驗樓就嘔吐,一種受強度極高的離子化輻射曝曬下所產生的普遍徵狀。[1] 斯洛廷的同事將他緊急送院,但輻射已對他做成無可挽回的傷害。他的父母被告知他們兒子即將面臨的死亡,而一些志願者亦為他提供了輸血用的血液,可惜無效。[1] 此次事故終止了洛斯阿拉莫斯一切要動手做的組裝工作。起先,是次事故被列為機密,就算實驗室以內的工作人員亦未被告知此事;羅伯特·奧本海默及其他同事後來報告說,他們對於雖秘密得悉有同事正在等死,但仍要繼續日常工作及社交活動之事,感到極為痛苦。

在父母的陪伴下,斯洛廷於九天後的5月30日逝世。[15] 他於1946年6月2日被葬回温尼伯。[1] 七位生還者中的三人數年後死於可能與被輻射曝曬相關的死因。

該核心(因引起兩起意外而被稱為“惡魔核心”)是戰後不久的多次實驗中的主體,並且被用於十字路行動系列核武器測試中的ABLE試爆。斯洛廷的實驗是核心被引爆前預定進行的最後一次,原意是最後一次展示該核心確實具有逹到臨界的能力。[14]

遺產[编辑]

醫生用於判定房內各人在該短期爆發中所受輻射量的速寫。

在1946年6月14日,《洛斯阿拉莫斯時報》副主編托馬斯·P·阿什洛克寫了一首題為《斯洛廷──一首頌辭》的詩:

擁有偉大靈魂的科學家,願主歡迎你!

當你跟我們一起的時候,就算連陌生人都知道
你智慧既廣且高的名聲
不單在死亡的熔爐裏

我們最終見到你展示出的高尚之心。[1]

當時官方發佈的故事說,迅速移走上半球的斯洛廷,是中斷臨界反應兼保護房內其他七名觀察者的英雄:“斯洛廷博士置自己死生於道外,他的迅速反應阻止了實驗發展到更嚴重的地步,要是沒未阻止的話,可以肯定實驗會導致跟他一起工作的七人全數死亡,以及附近各人的重傷。”[1] 然而,為計劃工作的一名高級物理學家,羅伯特·B·布洛德指出該事故是完全可以避免的,斯洛廷並沒有使用正式步驟,危害自己及實驗室眾人。[1] 斯洛廷在洛斯阿拉莫斯的同事於1948年成立了“路易斯·A·斯洛廷紀念基金”,向傑出科學家主講的講座頒授獎金,獲獎者包括羅伯特·奧本海默,諾貝爾獎得主路易斯·沃爾特·阿爾瓦雷茨漢斯·貝特。紀念基金一直運作至1962年。

在1955年德斯達·馬斯塔斯的小說《事故》中描述的就是這次事故,小說以文學的方式講述一名核科學家受輻射中毒後生命最後的幾天。[16][17] 事故與餘波在1989年時被電影《胖子與小男孩》所戲劇化,當中約翰·庫薩克飾演邁克爾·梅里曼,一名以斯洛廷為藍本的文學角色。[18] 作家保羅·穆爾林撰寫了一齣名為《路易斯·斯洛廷奏鳴曲》的戲劇,是1946年5月21日展開的連串事件的戲劇化重組。[18] 一顆在1995年被發現的小行星,於2002年被命名為12423斯洛廷星[19]

參考資料[编辑]

  1. ^ 1.00 1.01 1.02 1.03 1.04 1.05 1.06 1.07 1.08 1.09 1.10 1.11 1.12 1.13 1.14 1.15 1.16 Zeilig, Martin. Louis Slotin And 'The Invisible Killer'. The Beaver. 1995.August/September, 75 (4): 20–27 [2007-11-20]. 
  2. ^ In memoriam: Arthur John Allmand, 1885–1951. Journal of the Chemical Society, Faraday Transactions. 1951, 47: X001 – X003 [2007-12-19]. doi:10.1039/TF951470X001. 
  3. ^ 3.0 3.1 Anderson, H. L.; A. Novick, and P. Morrison. Louis A. Slotin: 1912-1946. Science. August 23, 1946, 104 (2695): 182–183. 
  4. ^ Jungt, Robert. Brighter Than a Thousand Suns: A Personal History of the Atomic Scientists. New York, New York: Harcourt Brace. 1958. 
  5. ^ 5.0 5.1 science.ca Profile: Louis Slotin. GCS Research Society. 2007-11-07 [2007-11-21]. 
  6. ^ Earl Evans, 1910-1999. University of Chicago Medical Center. 1999-10-05 [2007-12-20]. 
  7. ^ 芝加哥大學一份1962年的文件說斯洛廷“在1942年12月2日在場,那時他跟一群冶金學實驗室的科學家們一起,在已故的恩里科·費米的監督下,於史塔格球場西看臺下,在一堆石墨和鈾中實現了人類第一次自持核反應鏈反應。”斯洛廷的同事,亨利·W·紐爾遜,事後憶說他與斯洛廷在科學家們進行實驗時並不在場。
  8. ^ 8.0 8.1 Martin, Brigitt. The Secret Life of Louis Slotin 1910 - 1946. Alumni Journal of the University of Manitoba. 1999.December, 59 (3) [2007-11-22]. 
  9. ^ Weber, Bruce. Theater Review; A Scientist's Tragic Hubris Attains Critical Mass Onstage. New York Times. 2001-04-10 [2007-11-22]. 
  10. ^ Science as Theater: The Slip of the Screwdriver. American Scientist]] (Sigma Xi). 2002.November/December, 90 (6): 550–555. 
  11. ^ Durschmied, Erik. Unsung Heroes: The Twentieth Century's Forgotten History-Makers. London, England: Hodder & Stoughton. 2003: 245. ISBN 0340825197. 
  12. ^ Newtan, Samuel U. Nuclear War I and Other Major Nuclear Disasters of the 20th Century. Bloomington, Indiana: AuthorHouse. 2007: 67. ISBN 1-4259-8510-6. 
  13. ^ 13.0 13.1 LA-13638 A Review of Criticality Accidents. Los Alamos National Laboratory. 74–76. May 2000 [2007-12-05]. 
  14. ^ 14.0 14.1 Miller, Richard L. Under the Cloud: The Decades of Nuclear Testing. The Woodlands, Texas: Two Sixty Press. 1991: pp69, 77. ISBN 0029216206. 
  15. ^ Chris Austell (编). Decision-Making in the Nuclear Age. Weston, Massachusetts: Halcyon Press. 1983: 353. 
  16. ^ Schonberg, Harold C. Dexter Masters, 80, British Editor; Warned of Perils of Atomic Age. New York Times. 1989-01-006 [2007-11-26]. 
  17. ^ Badash, Lawrence; Joseph O. Hirschfelder and Herbert P. Broida. Reminiscences of Los Alamos, 1943-1945. Dordrecht, Netherlands: D. Reidel Publishing Company. 1980: 98–99. ISBN 90-277-1098-8. 
  18. ^ 18.0 18.1 Berson, Misha. "Louis Slotin Sonata": Tumultuous and bubbling drama. The Seattle Times. 2006-09-21 [2007-11-26]. 
  19. ^ Manitobans Who Made a Difference: Louis Slotin (1910-1946). Manitoba Culture, Heritage and Tourism. 2007-11-05 [2007-11-26]. 

外部連結[编辑]