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路易斯·斯洛廷

加拿大物理學家和化學家

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),加拿大物理学家化学家,曾參與曼哈顿计划。斯洛廷生於加拿大马尼托巴省温尼伯市北區,並在那裏長大,在曼尼托巴大学取得理學學士及理學碩士學位之後,轉到伦敦国王学院學習,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学,並協助設計了一套回旋加速器

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 (1910-12-01)1910年12月1日
加拿大緬尼托巴省温尼伯市北區
逝世 1946年5月30日(1946-05-30)(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

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。在第二次世界大战後,斯洛廷繼續在洛斯阿拉莫斯国家实验室從事研究工作。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,成為史上第二名临界事故的遇難者。

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。

目录

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-布雷伊線英语Harcourt Street railway line上的德魯姆鎳鋅蓄電池英语Nickel–zinc battery[1]

芝加哥大學编辑

1937年,在他應徵加拿大國家研究局英语National Research Council (Canada)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英语Carbohydrate metabolism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]。當這位年輕人在往後留院的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英语Shim (spacer)[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,引起瞬發臨界英语Prompt criticality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“藍色螢光”,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:

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度外,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,作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]

參見编辑

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. 1995-08/1995-09, 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. 1999-12, 59 (3) [2007-11-22]. (原始内容存档于2007-10-07). 
  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). 2002-11/2002-12, 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 (PDF). 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. 1989-01-06 [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]. (原始内容存档于2008-10-11). 

外部連結编辑