路易斯·斯洛廷
路易斯·斯洛廷 Louis Slotin | |
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![]() 斯洛廷在洛斯阿拉莫斯的档案图片 | |
出生 | ![]() | 1910年12月1日
逝世 | 1946年5月30日![]() | (35岁)
死因 | 辐射中毒 |
国籍 | ![]() |
职业 | 物理学家及化学家 |
路易斯·亚历山大·斯洛廷(英语:Louis Alexander Slotin,1910年12月1日—1946年5月30日),加拿大物理学家和化学家,曾参与曼哈顿计划。斯洛廷生于加拿大马尼托巴省温尼伯市北区,并在那里长大,在曼尼托巴大学取得理学学士及理学硕士学位之后,转到伦敦国王学院学习,并于1936年在该校取得物理化学博士学位。之后,他以研究员的身份加入芝加哥大学,并协助设计了一套回旋加速器。
斯洛廷于1942年获邀参加曼哈顿计划。在曼哈顿计划中,他负责测量铀及钚核心的临界质量值。在第二次世界大战后,斯洛廷继续在洛斯阿拉莫斯国家实验室从事研究工作。于1946年5月21日,斯洛廷意外地启动了一次核裂变反应,当中释放出一股硬性辐射。斯洛廷被紧急送院,并于九天后的5月30日逝世,成为史上第二名临界事故的遇难者。
斯洛廷在事发后迅速作出反应,成功防止同事死亡,故被美国政府誉为英雄。然而,一部分物理学家认为该事故是可以避免的。该事故及其余波已在文学作品中被戏剧化。
早年
[编辑]斯洛廷是家中三名孩子中的长子,父母是说意第绪语的难民,因俄国屠杀犹太人而逃亡到缅尼托巴省的温尼伯市[1]。他在温尼伯市的北区长大,该区是东欧移民的集中地。他幼年在麦克雷小学读书,少年在圣约翰技术高中读书,在此期间,斯洛廷都表现出他非凡的学术才能。他的弟弟森姆后来评价他的哥哥“有着使他能长时间学习的超常集中力”[1]。斯洛廷16岁时考进了马尼托巴大学,攻读科学学位。在本科生修业期间,他在物理学和化学方面都获得了大学颁发的金奖章。斯洛廷于1932年取得了地质学理学学士学位,并于1933年取得理学硕士学位。在一位导师的协助下,他获得了前往伦敦国王学院学习的研究生奖学金,而他的导师则是当时的化学系主任,专门研究光化学及电化学[2]的亚瑟·约翰·阿尔曼德[1]。
国王学院
[编辑]在国王学院时期,斯洛廷曾获得学院业余羽量级拳击锦标赛优胜,因而以业余拳手的身份闻名校内。后来,他为西班牙共和国打过仗,并跟随英国皇家空军驾驶过实验战斗机,以此给人们留下了印象[3]。作家罗伯特·容克在他的著作《比千个太阳还亮:原子科学家们的个人史》(第一本报导曼哈顿计划的出版著作)中说斯洛廷“曾在西班牙内战时参与志愿军,他参军主要是为了刺激而不是政治[4]。”在数年以后的一次访问中,森姆指出他的兄长是“在西班牙徒步旅行”,并“没有参与战争”,不像外界认为的那样[1]。斯洛廷于1936年获大学颁授物理化学博士学位[3]。他的论文《论某些化学反应中不稳定分子的进阶形成》还曾经获奖。之后他为爱尔兰大南方铁路公司担任特别调查员,测试用于哈科特-布雷伊线上的德鲁姆镍锌蓄电池[1]。
芝加哥大学
[编辑]1937年,在他应征加拿大国家研究局失败后,芝加哥大学聘请他当研究员。在那里,斯洛廷第一次获得核化学方面的经验──协助兴建美国中西部的第一套回旋加速器[5]。该工作薪酬欠佳,以致斯洛廷的父亲不得不额外给予儿子援助,长达两年之久。1939年至1940年,斯洛廷与生物化学系系主任厄尔·伊凡斯合作,用回旋加速器生产放射性碳(碳-14和碳-11)[1]。合作期间,二人还用碳-11来展示出动物细胞具有利用二氧化碳(经固碳作用)进行碳水化合物合成的能力[6]。
1942年12月2日那天,在启动恩里科·费米的“芝加哥第一反应堆”(第一个核反应堆)的时候,斯洛廷可能在场;然而,该项目的各种纪录在这点上并不一致[7]。在这段期间,斯洛廷还对放射生物学方面的好几份论文作出了贡献。他在这方面的专长获得了美国政府的注意,故此被邀加入曼哈顿计划,也就是美国研发核弹的专案组织[5]。斯洛廷在未来的诺贝尔物理学奖得主尤金·维格纳的监督下,在大学里研究钚的生产方法,后来改到田纳西州橡树岭的橡树岭国家实验室继续研究。在1944年12月,他搬到新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯国家实验室,为罗伯特·巴彻的炸弹物理小组进行研究工作[1]。
洛斯阿拉莫斯
[编辑]在洛斯阿拉莫斯,斯洛廷的职责在于进行危险的临界试验,首先是测试奥托·罗伯特·弗里施在他实验中用的铀,后来就是测试钚制核心。进行临界试验时需使裂变材料达至近乎临界水平,以确立其临界质量的数值[8]。科学家们将这种对核连锁反应概率冒险的行为叫做“搔弄龙尾巴”,这是鉴于物理学家理查德·费曼所作的评价,他把这种实验比作“搔弄一条睡龙的尾巴”[9][10]。斯洛廷于1945年7月16日组装了三位一体(核试验)用的核心,也就是第一枚被引爆的原子弹。由于他那时成了原子武器组装专家,所以开始被人称为“美国首席军械工”[11]。
战后,斯洛廷表示他愈来愈不屑于参与该计划。他说,“使我非常愤慨的是,我开始参与海军的各种测试[1]。” 对斯洛廷而言,很不幸的是洛斯阿拉莫斯仍然需要他的参与,因为就像他说的那样,“还留在这儿又有炸弹组装经验的人只有几个,而我就是其中一个[1]。”他盼望重返芝加哥大学继续他的生物物理学及放射生物学的研究,而他那时正在训练一名替代者,艾尔文·C·格里夫斯,好让自己一重回和平时期的工作,就有人去接管所留下的职务。
在1945年8月21日,斯洛廷的一名密切同事兼实验室助理,哈里·K·达格利恩,在进行临界质量测试时,意外地掉下一块小碳化钨鏄,落在重6.2千克的δ相钚制炸弹核心上[12],该块铍金属立刻发出了强烈的能量,后来被称作恶魔核心。24岁的达格利恩受到510雷姆(5.1西弗)的中子辐射照射[13]。当这位年轻人在往后留院的21天,慢慢地为辐射病折磨至死的期间,斯洛廷长时间伴在他身旁。
临界事故
[编辑]![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/d/db/Tickling_the_Dragons_Tail.jpg/250px-Tickling_the_Dragons_Tail.jpg)
在1946年5月21日,斯洛廷与七名同事对一场实验进行操作,当中要把两块铍(一种中子反射物料)制半球置于一钚制核心的周围,作为制造核裂变反应的起始步骤。该实验所用的核心正是照射达格利恩的那一颗6.2千克钚制核心。斯洛廷一方面用左手经姆指孔抓紧铍制的上半球,另一方面右手用螺丝刀维持着上下半球间的空隙,同一时间助手移走平常会用的填隙片[1]。使用螺丝刀操作并不是实验计划的标准规定。
下午3时20分,螺丝刀滑落,导致铍制上半球落下,引起瞬发临界反应并释放出一股硬性辐射[8]。与此同时,房间里的科学家们观察到空气被离子化所形成的“蓝色萤光”,以及感觉到一股“热浪”。此外,斯洛廷的口部感觉到酸味,左手感到被烧伤的剧痛[1]。斯洛廷本能地向上急抽左手,将铍制上半球拉起并把它掉到地上。他使自己被一股达致命剂量(约2100雷姆,或21西弗)的中子及γ辐射曝晒[13](斯洛廷所受的辐射剂量相等于在原子弹爆发时距弹4800呎(1463米)时所受的辐射量[14])。
斯洛廷一离开实验楼就呕吐,一种受强度极高的离子化辐射曝晒下所产生的普遍症状[1]。斯洛廷的同事将他紧急送院,但辐射已对他做成无可挽回的伤害。他的父母被告知他们儿子即将面临的死亡,而一些志愿者亦为他提供了输血用的血液,可惜无效[1]。此次事故终止了洛斯阿拉莫斯一切要动手做的组装工作。起先,是次事故被列为机密,就算实验室以内的工作人员亦未被告知此事;罗伯特·欧本海默及其他同事后来报告说,他们对于虽秘密得悉有同事正在等死,但仍要继续日常工作及社交活动之事,感到极为痛苦。
在父母的陪伴下,斯洛廷于九天后的5月30日逝世[15]。他于1946年6月2日被葬回温尼伯[1]。七位生还者中的三人数年后死于可能与被辐射曝晒相关的死因。
该核心(因引起两起意外而被称为“恶魔核心”)是战后不久的多次实验中的主体,并且被用于十字路口行动系列核武器测试中的ABLE试爆。斯洛廷的实验是核心被引爆前预定进行的最后一次,原意是最后一次展示该核心确实具有逹到临界的能力[14]。
遗产
[编辑]![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/2c/Slotin_criticality_drawing.jpg/300px-Slotin_criticality_drawing.jpg)
在1946年6月14日,《洛斯阿拉莫斯时报》副主编托马斯·P·阿什洛克写了一首题为《斯洛廷──一首颂辞》的诗:
“ | 拥有伟大灵魂的科学家,愿主欢迎你! 当你跟我们一起的时候,就算连陌生人都知道 |
” |
当时官方发布的故事说,迅速移走上半球的斯洛廷,是中断临界反应兼保护房内其他七名观察者的英雄:“斯洛廷博士置自己死生于度外,他的迅速反应阻止了实验发展到更严重的地步,要是没未阻止的话,可以肯定实验会导致跟他一起工作的七人全数死亡,以及附近各人的重伤[1]。”然而,作为计划工作的一名高级物理学家,罗伯特·B·布洛德指出该事故是完全可以避免的,斯洛廷并没有使用正式步骤,危害自己及实验室众人[1]。斯洛廷在洛斯阿拉莫斯的同事于1948年成立了“路易斯·A·斯洛廷纪念基金”,向杰出科学家主讲的讲座颁授奖金,获奖者包括罗伯特·奥本海默,诺贝尔奖得主路易斯·沃尔特·阿尔瓦雷茨及汉斯·贝特。纪念基金一直运作至1962年。
在1955年德斯达·马斯塔斯的小说《事故》中描述的就是这次事故,小说以文学的方式讲述一名核科学家受辐射中毒后生命最后的几天[16][17]。事故与余波在1989年时被电影《胖子与小男孩》所戏剧化,当中约翰·库萨克饰演迈克尔·梅里曼,一名以斯洛廷为蓝本的文学角色[18]。作家保罗·穆尔林撰写了一出名为《路易斯·斯洛廷奏鸣曲》的戏剧,是1946年5月21日展开的连串事件的戏剧化重组[18]。一颗在1995年被发现的小行星,于2002年被命名为12423斯洛廷星[19]。
参见
[编辑]参考资料
[编辑]- ^ 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. 1995-08/1995-09, 75 (4): 20–27 [2007-11-20]. (原始内容存档于2012-02-20).
- ^ 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. (原始内容存档于2020-06-30).
- ^ 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 [2007-11-21].
- ^ Jungt, Robert. Brighter Than a Thousand Suns: A Personal History of the Atomic Scientists. New York, New York: Harcourt Brace. 1958.
- ^ 5.0 5.1 science.ca Profile: Louis Slotin. GCS Research Society. 2007-11-07 [2007-11-21]. (原始内容存档于2008-12-02).
- ^ Earl Evans, 1910-1999. University of Chicago Medical Center. 1999-10-05 [2007-12-20]. (原始内容存档于2008-07-06).
- ^ 芝加哥大学一份1962年的文件说斯洛廷“在1942年12月2日在场,那时他跟一群冶金学实验室的科学家们一起,在已故的恩里科·费米的监督下,于史塔格球场西看台下,在一堆石墨和铀中实现了人类第一次自持核反应链反应。”斯洛廷的同事,亨利·W·纽尔逊,事后忆说他与斯洛廷在科学家们进行实验时并不在场。
- ^ 8.0 8.1 Martin, Brigitt. The Secret Life of Louis Slotin 1910 - 1946. Alumni Journal of the University of Manitoba. 1999-12, 59 (3) [2007-11-22]. (原始内容存档于2007-10-07).
- ^ Weber, Bruce. Theater Review; A Scientist's Tragic Hubris Attains Critical Mass Onstage. New York Times. 2001-04-10 [2007-11-22].
- ^ Science as Theater: The Slip of the Screwdriver. American Scientist (Sigma Xi). 2002-11/2002-12, 90 (6): 550–555.
- ^ Durschmied, Erik. Unsung Heroes: The Twentieth Century's Forgotten History-Makers. London, England: Hodder & Stoughton. 2003: 245. ISBN 0340825197.
- ^ 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.
- ^ 13.0 13.1 LA-13638 A Review of Criticality Accidents (PDF). Los Alamos National Laboratory: 74–76. May 2000 [2007-12-05]. (原始内容存档 (PDF)于2007-09-26).
- ^ 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.
- ^ Chris Austell (编). Decision-Making in the Nuclear Age. Weston, Massachusetts: Halcyon Press. 1983: 353.
- ^ Schonberg, Harold C. Dexter Masters, 80, British Editor; Warned of Perils of Atomic Age. New York Times. 1989-01-06 [2007-11-26]. (原始内容存档于2008-12-05).
- ^ 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.
- ^ 18.0 18.1 Berson, Misha. "Louis Slotin Sonata": Tumultuous and bubbling drama. The Seattle Times. 2006-09-21 [2007-11-26]. (原始内容存档于2011-12-24).
- ^ Manitobans Who Made a Difference: Louis Slotin (1910-1946). Manitoba Culture, Heritage and Tourism. 2007-11-05 [2007-11-26]. (原始内容存档于2008-10-11).
外部链接
[编辑]- 斯洛廷奏鸣曲(英文)
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