Луи Александр Слотин (1 декабря 1910 — 30 мая 1946) — канадский физик и химик , принимавший участие в Манхэттенском проекте . Слотин родился и вырос в Норт-Энде Виннипега , Манитоба, и получил степени бакалавра наук и магистра наук в Университете Манитобы , а затем получил докторскую степень по физической химии в Королевском колледже Лондона в 1936 году. После этого он поступил в университет . из Чикаго в качестве научного сотрудника для помощи в разработке циклотрона .
В 1942 году Слотин был приглашен для участия в Манхэттенском проекте и впоследствии провел эксперименты с урановыми и плутониевыми ядрами для определения значений их критической массы . После Второй мировой войны он продолжил свои исследования в Национальной лаборатории Лос-Аламоса в Нью-Мексико . 21 мая 1946 года он случайно начал реакцию деления , вызвавшую всплеск жесткого излучения . Его срочно доставили в больницу, и он скончался девять дней спустя, 30 мая. Слотин стал жертвой второй аварии с критичностью в истории после Гарри Дагляна , который подвергся смертельному воздействию радиации от того же плутониевого « демонического ядра », которое убило Слотина.
Правительство Соединенных Штатов провозгласило Слотина героем за то, что он отреагировал достаточно быстро и предотвратил гибель своих коллег. Однако некоторые физики утверждают, что поведение Слотина перед аварией было безрассудным и его смерть можно было предотвратить. Авария и ее последствия были драматизированы в нескольких художественных и научно-популярных рассказах.
Луи Слотин был первым из троих детей, рожденных Израилем и Соней Слотин, еврейскими беженцами, говорившими на идише , бежавшими от погромов в России в Виннипег , Манитоба . Он вырос в районе Норт-Энд Виннипега, районе с большой концентрацией иммигрантов из Восточной Европы. С первых дней обучения в начальной школе Махрея и до подросткового возраста в средней школе Св. Иоанна Слотин был исключительным в учебе. Его младший брат Сэм позже заметил, что его брат «обладал чрезвычайной интенсивностью, которая позволяла ему учиться долгие часы». [1]
В 16 лет Слотин поступил в Университет Манитобы , чтобы получить степень в области естественных наук. Во время учебы в бакалавриате он получил золотую университетскую медаль по физике и химии. Слотин получил степень бакалавра наук. степень геологии университета в 1932 году и степень магистра наук. получил степень в 1933 году. При содействии одного из своих наставников он получил стипендию для обучения в Королевском колледже Лондона под руководством Артура Джона Оллманда , [1] заведующего кафедрой химии, который специализировался в области прикладной электрохимии и фотохимия . [2]
Во время учебы в Королевском колледже Лондона Слотин отличился как боксер-любитель , выиграв чемпионат колледжа по боксу среди любителей в легчайшем весе. Позже у него сложилось впечатление, что он воевал за Испанскую Республику и тренировался управлять истребителем Королевских ВВС . [3] Автор Роберт Юнгк рассказал в своей книге «Ярче, чем тысяча солнц: личная история ученых-атомщиков» , первом опубликованном отчете о Манхэттенском проекте , что Слотин «вышел добровольцем на службу во время гражданской войны в Испании , больше ради острых ощущений от этого, чем по политическим мотивам. Он часто подвергался крайней опасности, будучи зенитчиком». [4] Спустя годы в интервью Сэм заявил, что его брат отправился «в пешеходную экскурсию по Испании» и «не принимал участия в войне», как считалось ранее. [1]
Слотин получил степень доктора философии. Получил степень по физической химии в Королевском колледже Лондона в 1936 году. [3] Он получил премию за диссертацию под названием «Исследование промежуточного образования нестабильных молекул во время некоторых химических реакций». После этого он провел шесть месяцев, работая специальным следователем на Великих южных железных дорогах Дублина , проверяя никель-цинковые аккумуляторные батареи Драмма, используемые на линии Дублин-Брей . [1]
В 1937 году, после того как он безуспешно подал заявление о приеме на работу в Национальный исследовательский совет Канады , [5] Чикагский университет принял Слотина в качестве научного сотрудника. Там он получил свой первый опыт в области ядерной химии, помогая построить первый циклотрон на Среднем Западе США. [6] Работа оплачивалась плохо, и отцу Слотина пришлось содержать его в течение двух лет. С 1939 по 1940 год Слотин сотрудничал с Эрлом Эвансом , заведующим кафедрой биохимии университета, для получения радиоуглерода ( углерода-14 и углерода-11 ) на циклотроне. [1] Работая вместе, двое мужчин также использовали углерод-11, чтобы продемонстрировать, что растительные клетки способны использовать углекислый газ для синтеза углеводов посредством фиксации углерода . [7]
Слотин мог присутствовать при запуске первого ядерного реактора Энрико Ферми « Чикаго-1 » 2 декабря 1942 года; В отчетах о событии нет единого мнения по этому поводу. [примечания 1] За это время он также внес свой вклад в несколько статей в области радиобиологии . Его опыт в этом вопросе привлек внимание правительства Соединенных Штатов, и в результате его пригласили присоединиться к Манхэттенскому проекту по разработке атомной бомбы . [6] Слотин работал над производством плутония под руководством будущего нобелевского лауреата Юджина Вигнера в университете, а затем в Ок-Риджской национальной лаборатории в Ок-Ридже , штат Теннесси . В декабре 1944 года он переехал в Лос-Аламосскую национальную лабораторию в Нью-Мексико , чтобы работать в группе Роберта Бахера по физике бомб . [1]
В Лос-Аламосе в обязанности Слотина входило проведение опасных испытаний на критичность сначала с ураном в экспериментах Отто Роберта Фриша , а затем с плутониевыми ядрами . Испытания критичности включали доведение масс делящихся материалов до почти критического уровня для установления значений их критической массы . [8] Ученые назвали это заигрывание с возможностью ядерной цепной реакции «щекоткой хвоста дракона», основываясь на замечании физика Ричарда Фейнмана , который сравнил эксперименты с «щекоткой хвоста спящего дракона». [9] [10] 16 июля 1945 года Слотин собрал ядро для «Тринити» , первого взорванного атомного устройства, и стал известен как «главный оружейник Соединенных Штатов» за свой опыт в сборке ядерного оружия. [11] [12] За работу над проектом Слотин получил две маленькие круглые свинцовые и серебряные памятные значки. [1]
Зимой 1945–1946 годов Слотин шокировал некоторых своих коллег смелым поступком, отремонтировав прибор на глубине 6 футов (1,8 м) под водой внутри сваи Клинтон , пока он работал, вместо того, чтобы ждать еще один день, пока реактор заработает. неисправность. Он не носил дозиметрического значка, но его доза оценивалась как минимум в 100 рентген . [13] Доза 1 Гр (≈100 рентген) может вызвать тошноту и рвоту в 10% случаев, но, как правило, с ней можно выжить. [14]
21 августа 1945 года лаборант Гарри Даглян , один из близких коллег Слотина, проводил эксперимент по критичности, когда случайно уронил тяжелый кирпич из карбида вольфрама на ядро бомбы из плутониево-галлиевого сплава массой 6,2 кг (14 фунтов) . [15] 24-летний Даглян подвергся облучению большой дозой нейтронного излучения . Более поздние оценки показали, что эта доза сама по себе не могла быть смертельной, но затем он получил дополнительное отсроченное гамма-излучение и бета-ожоги , разбирая свой эксперимент. [16] Он быстро потерял сознание от острого радиационного отравления и умер 25 дней спустя в базовом госпитале Лос-Аламоса. [17]
После Второй мировой войны Слотин выразил растущее презрение к своему личному участию в проекте. Он заметил: « К своему большому неудовольствию, я принял участие в испытаниях ВМФ ». [1] К несчастью для Слотина, его участие в Лос-Аламосе все еще было необходимо, потому что, по его словам, «я один из немногих оставшихся здесь людей, которые являются опытными сборщиками бомб». Он с нетерпением ждал возобновления преподавания и исследований в области биофизики и радиобиологии в Чикагском университете. Он начал тренировать замену, Элвина К. Грейвса , который возьмет на себя его роль в Лос-Аламосе. [1]
21 мая 1946 года под наблюдением семи коллег Слотин провел эксперимент, который включал создание одной из первых ступеней реакции деления путем размещения двух полусфер бериллия ( отражателя нейтронов ) вокруг предмета диаметром 3,5 дюйма (89 мм) плутониевое ядро. В эксперименте использовалось то же 6,2-килограммовое (13,7 фунта) плутониевое ядро, которое облучило Даглян, позже названное « ядром демона » из-за его роли в двух авариях. Слотин захватил верхнюю бериллиевую полусферу диаметром 228,6 мм (9 дюймов) [16] левой рукой через отверстие для большого пальца вверху, сохраняя при этом разделение полусфер лезвием отвертки правой рукой, вынув обычно используются прокладки . Использование отвертки не было обычной частью протокола эксперимента. [1] [12]
В 15:20 отвертка соскользнула и верхняя бериллиевая полусфера упала, вызвав « мгновенную критическую » реакцию и всплеск жесткого излучения . [8] В это время ученые, находившиеся в комнате, наблюдали голубое свечение ионизации воздуха и ощущали тепловую волну. Слотин почувствовал кислый привкус во рту и сильное жжение в левой руке. Он дернул левой рукой вверх, приподняв верхнюю бериллиевую полусферу, и уронил ее на пол, прекратив реакцию. Он уже подвергся смертельной дозе нейтронного излучения. [1] Во время аварии дозиметрические значки находились в запертом ящике примерно в 100 футах (30 м) от места, где произошла реакция. Понимая, что ни на ком в комнате не было значков с пленками, «сразу после аварии доктор Слотин попросил доктора Рамера Э. Шрайбера вынуть значки из свинцового ящика и поместить их на критическую сборку». [16] Эта своеобразная реакция не имела никакой ценности для определения фактических доз, полученных мужчинами в комнате, и подвергла Шрайбера «большому личному риску» дополнительного облучения. Позже в отчете был сделан вывод, что большая доза радиации может вызвать головокружение и оставить человека «не в состоянии вести себя рационально». [16] Как только Слотин вышел из здания, его вырвало — обычная реакция на воздействие чрезвычайно интенсивного ионизирующего излучения . Коллеги Слотина срочно доставили его в больницу, но радиационное поражение оказалось необратимым. [1]
Среди шести других мужчин, присутствовавших во время реакции, были Элвин Кушман Грейвс , Сэмюэл Аллан Клайн, Мэрион Эдвард Чеслицки, Дуайт Смит Янг , Теодор П. Перлман и рядовой. Патрик Дж. Клири. [18] [19] [20] [21] [22] К 25 мая 1946 года четверо из этих семи мужчин были выписаны из больницы. Врач армии США , ответственный за базовый госпиталь Лос-Аламоса, капитан Пол Хагеман, заявил, что состояние Слотина, Грейвса, Клайна и Янга «непосредственное состояние удовлетворительное». [22]
Несмотря на интенсивную медицинскую помощь и предложения многочисленных добровольцев сдать кровь для переливания , состояние Слотина было неизлечимым. [1] Он позвонил своим родителям, и они были доставлены за счет армии из Виннипега, чтобы они были с ним. Они приехали на четвертый день после происшествия, а на пятый день его состояние начало резко ухудшаться. [23]
В течение следующих четырех дней Слотин перенес «мучительную череду радиационных травм», включая тяжелую диарею , снижение диуреза, опухшие руки, эритему , «массивные волдыри на руках и предплечьях», кишечный паралич и гангрену . У него были внутренние радиационные ожоги по всему телу, которые один медицинский эксперт назвал «трехмерным солнечным ожогом». К седьмому дню у него начались периоды «спутанности сознания». Его губы посинели, и его поместили в кислородную палатку . В конечном итоге он испытал «полный распад функций организма» и впал в кому . [23] [24] Слотин умер в 11 часов утра 30 мая в присутствии своих родителей. [25] Он был похоронен на кладбище Шаарей Цедек в Виннипеге 2 июня 1946 года. [1]
Грейвс, Клайн и Янг остались в больнице после смерти Слотина. [26] У Грейвса, который стоял ближе всех к Слотину, также развилась острая лучевая болезнь , и он был госпитализирован на несколько недель. Он выжил, хотя и жил с хроническими неврологическими проблемами и проблемами со зрением. Янг также страдал от острого лучевого синдрома, но выздоровел. К 28 января 1948 года Грейвс, Клайн и Перлман потребовали компенсации за ущерб, причиненный во время инцидента. Грейвс урегулировал свой иск на сумму 3500 долларов (около 45000 долларов в 2023 году с поправкой на инфляцию). [27]
Трое наблюдателей в конечном итоге умерли от состояний, которым, как известно, способствует радиация: от сердечного приступа двадцать лет спустя, в возрасте 55 лет; [28] Чеслицки об остром миелоидном лейкозе девятнадцать лет спустя, в возрасте 42 лет; и Янг от апластической анемии и бактериальной инфекции слизистой оболочки сердца двадцать девять лет спустя в возрасте 83 лет. Некоторые из смертей могли быть следствием инцидента. Луис Хемпельман, доктор медицинских наук, консультант Лос-Аламосской научной лаборатории, считал, что на такой небольшой выборке невозможно установить причинно-следственную связь между происшествием и особенностями смерти. [18] Он высказал это мнение в общедоступном отчете, который включал личную медицинскую информацию, которую он ранее отказывался раскрыть Марион Э. Чеслицки на последних стадиях своей болезни.
Используемое ядро предназначалось для использования при взрыве Эйбла во время серии испытаний ядерного оружия « Перекресток» . Говорят, что эксперимент Слотина был последним, проведенным перед детонацией активной зоны, и был задуман как окончательная демонстрация ее способности достигать критического состояния. [29] После аварии ему потребовалось время, чтобы остыть. Поэтому его перенесли на третье испытание серии, предварительно названное «Чарли» , но оно было отменено из-за неожиданного уровня радиоактивности после подводного испытания Бейкера и невозможности обеззаразить целевые военные корабли. В конечном итоге ядро было переплавлено и повторно использовано в более позднем ядре. [23]
Дозы радиации, полученные в результате этих двух аварий, достоверно неизвестны. Большая часть дозы была вызвана нейтронным излучением, которое нельзя было измерить с помощью дозиметрического оборудования того времени. Имеющиеся пленочные значки персонал не носил во время аварии, а значки, которые должны были подкладывать под столы в случае подобных катастроф, не были обнаружены. На стенах висели значки стихийных бедствий, предоставлявшие полезную информацию о гамма-излучении. [16]
«Предварительная» оценка соответствующих доз была сделана в 1948 году на основе десятков предположений, некоторые из которых, как теперь известно, неверны. В отсутствие личных дозиметрических значков авторы исследования полагались на измерения активации натрия в образцах крови и мочи жертв в качестве основного источника данных. Эта активация могла быть вызвана нейтронным излучением, но они преобразовали все дозы в эквивалентные дозы гамма- или рентгеновского излучения. Они пришли к выводу, что Даглян и Слотин, вероятно, получили дозы гамма-лучей, эквивалентные 290 бэр (2,9 Зв) и 880 бэр (8,8 Зв) соответственно. Минимальные и максимальные оценки варьировались примерно от 50% до 200% от этих значений. Авторы также рассчитали дозы, эквивалентные смеси мягких рентгеновских лучей с энергией 80 кэВ и гамма-лучей, которые, по их мнению, дают более реалистичную картину воздействия, чем гамма-эквивалент. В этой модели эквивалентные дозы рентгеновского излучения были намного выше, но концентрировались в тканях, обращенных к источнику, тогда как гамма-компонент проникал во все тело. Эквивалентная доза Слотина оценивалась в 1930 Р (рентген) рентгеновского излучения с 114 Р гамма-излучения, тогда как эквивалентная доза Дагляна оценивалась в 480 Р рентгеновского излучения с 110 Р гамма-излучения. [16] Пятьсот рентгено-человеко-эквивалентов (бэр) обычно являются смертельным облучением для человека. [23]
В наше время дозиметрия проводится совсем по-другому. Эквивалентные дозы не будут указываться в рентгенах; они будут рассчитываться с разными весовыми коэффициентами и не считаются такими же важными для острого лучевого синдрома, как поглощенные дозы . В недавних документах даны различные интерпретации дозы Слотина: от 287 рад (2,87 Гр) [13] до 21 зиверта (2100 бэр). [30] Основываясь на цитатах и подтверждающих рассуждениях, наиболее надежной оценкой может быть меморандум Лос-Аламоса 1978 года, в котором предлагалось 10 Гр (n) + 1,14 Гр (γ) для Слотина и 2 Гр (n) + 1,1 Гр (γ) для Дагляна. . [31] Эти дозы соответствуют симптомам, которые они испытали. [18]
После аварии в Лос-Аламосе были прекращены все критически важные монтажные работы. Последующие испытания на критичность делящихся ядер проводились с помощью машин с дистанционным управлением, таких как серия « Godiva », при этом оператор находился на безопасном расстоянии, чтобы предотвратить вред в случае аварий. [32]
14 июня 1946 года заместитель редактора Los Alamos Times Томас П. Эшлок написал стихотворение под названием «Слотин - дань уважения»:
Да примет тебя Бог, великодушный учёный!
Пока ты был с нами, даже чужие знали,
Широта и высота твоего ума
Была лишь в горниле смерти.
Мы увидели, наконец, раскрылось твое благородное сердце. [1]
Официальная версия, опубликованная в то время, заключалась в том, что Слотин, быстро удалив верхнее полушарие, стал героем, прекратив реакцию и защитив семь других наблюдателей в комнате: «Быстрая реакция доктора Слотина с непосредственным риском для его собственной жизни предотвратила более серьезное развитие эксперимента, которое наверняка привело бы к гибели семи человек, работавших с ним, а также к серьезным травмам других людей, находящихся в непосредственной близости». [1] Эту интерпретацию событий в то время поддержал Грейвс, который стоял ближе всего к Слотину, когда произошла авария. [21] Грейвс, как и Слотин, ранее не проявлял особого беспокойства по поводу ядерной безопасности, а позже утверждал, что риски радиоактивных осадков были «придуманы в умах слабых симулянтов». [21] Шрайбер, еще один свидетель аварии, выступил публично спустя десятилетия, заявив, что Слотин использовал неправильные и небезопасные процедуры, подвергая опасности других в лаборатории, а также себя. Роберт Б. Броуд сообщил слухи на этот счет еще в 1946 году. [1]
Авария Слотина отражена в фильме 1947 года « Начало или конец» , в котором учёный, собирающий бомбу, предназначенную для Хиросимы, умирает после контакта с радиоактивным материалом. [33] Об этом было рассказано в романе Декстера Мастерса «Авария» 1955 года , вымышленном рассказе о последних нескольких днях жизни ученого-ядерщика, страдающего от радиационного отравления . [34] [35] Изображения критического инцидента включают фильм 1989 года « Толстяк и маленький мальчик» , в котором Джон Кьюсак играет вымышленного персонажа по имени Майкл Мерриман по мотивам Слотина, и « Сонату Луи Слотина» , внебродвейскую пьесу 2001 года, поставленную режиссером Дэвид П. Мур. [36] [37]
В 1948 году коллеги Слотина в Лос-Аламосе и Чикагском университете инициировали создание Мемориального фонда Луи А. Слотина для лекций по физике, читаемых такими выдающимися учеными, как Роберт Оппенгеймер , Луис Вальтер Альварес , Ганс Бете . Мемориальный фонд просуществовал до 1962 года. [1] В 2002 году астероид , открытый в 1995 году, был назван в его честь 12423 Слотин . [38]
Согласно Вайнбергу и Вигнеру, [39] Слотин был первым, кто предложил название « доллар» для интервала реактивности между отсроченной и быстрой критичностью ; 0 — это точка самоподдерживающейся цепной реакции, доллар — это точка, в которой медленно высвобождающиеся запаздывающие нейтроны больше не нужны для поддержания цепной реакции и входят в область, называемую «мгновенно критической». Стабильные ядерные реакторы работают от 0 до доллара; экскурсии и ядерная взрывчатка стоят дороже доллара. Сотая часть доллара называется центом . [40] Говоря о чисто мгновенных критических событиях, некоторые пользователи называют центы «слишком критическими» как относительную единицу. [41]
