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路易斯·斯洛廷本文重定向自 Louis Slotin

路易斯·斯洛廷
Louis Slotin
Slotin Los Alamos.jpg
斯洛廷在洛斯阿拉莫斯的档案图片
出生(1910-12-01)1910年12月1日
加拿大缅尼托巴省温尼伯市北区
逝世1946年5月30日(1946岁-05-30)(35岁)
美国新墨西哥州洛斯阿拉莫斯
死因辐射中毒
职业物理学家化学家

路易斯·亚历山大·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

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温尼伯市。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”。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,专门研究光化学电化学的亚瑟·约翰·阿尔曼德。

国王学院

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。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。”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。斯洛廷于1936年获大学颁授物理化学博士学位。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-布雷伊线英语Harcourt Street railway line上的德鲁姆镍锌蓄电池英语Nickel–zinc battery

芝加哥大学

1937年,在他应征加拿大国家研究局英语National Research Council (Canada)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。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碳-11)。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英语Carbohydrate metabolism的能力。

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。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。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。

洛斯阿拉莫斯

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,后来就是测试制核心。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。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”。斯洛廷于1945年7月16日组装了三一试验用的核心,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”。

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。” 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。”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,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。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

该事故的一次重组

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(一种中子反射物料)制半球置于一钚制核心的周围,作为制造核裂變反应的起始步骤。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英语Shim (spacer)。使用螺絲刀操作并不是实验计划的标准规定。

下午3时20分,螺絲刀滑落,导致铍制上半球落下,引起瞬发临界英语Prompt criticality反应并释放出一股硬性辐射。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。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(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)。

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。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。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·奥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。他于1946年6月2日被葬回温尼伯。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。

遗产

医生用于判定房内各人在该短期爆发中所受辐射量的速写。

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:

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。”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。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。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。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。一颗在1995年被发现的小行星,于2002年被命名为12423斯洛廷星

参见

外部链接


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