Введение
Луис Александр Слоттин (Louis Alexander Slotin; 1 декабря 1910 – 30 мая 1946) – канадский физик и химик, участник Манхэттенского проекта. Родился и вырос в районе Норт-Энд города Виннипег, провинция Манитоба. Слоттин получил степени бакалавра и магистра наук в Университете Манитобы, а в 1936 году – докторскую степень по физической химии в Королевском колледже Лондона. После этого он присоединился к Чикагскому университету в качестве научного сотрудника для помощи в разработке циклотрона. В 1942 году Слоттин был приглашен к участию в Манхэттенском проекте, где впоследствии проводил эксперименты с ядрами урана и плутония для определения 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 вызвал цепную реакцию деления, которая привела к выбросу интенсивного излучения. Его срочно доставили в больницу, где он скончался девять дней спустя, 30 мая. Слоттин стал жертвой второй в истории аварии, связанной с достижением критичности, после Гарри Даглиана, который смертельно пострадал от воздействия радиации того же плутониевого «демон-ядра», что и Слоттин. Правительство США назвало Слоттина героем за то, что он достаточно быстро отреагировал, предотвратив гибель своих коллег. Однако некоторые физики считают, что поведение Слоттина, предшествовавшее аварии, было опрометчивым и что его смерти можно было избежать. Авария и её последствия были драматизированы в ряде художественных и документальных произведений.
Louis Alexander Slotin (/'//s//l//ou//t//I//n/ SLOHT in; 1 December 1910 – 30 May 1946) was a Canadian physicist and chemist who took part in the Manhattan Project. Born and raised in the North End of Winnipeg, Manitoba, Slotin earned both his Bachelor of Science and Master of Science degrees from the University of Manitoba, before obtaining his doctorate in physical chemistry at King's College London in 1936. Afterwards, he joined the University of Chicago as a research associate to help design a cyclotron. In 1942, Slotin was invited to participate in the Manhattan Project, and subsequently performed experiments with uranium and plutonium cores to determine their critical mass values. After World War II he continued his research at Los Alamos National Laboratory in New Mexico. On 21 May 1946, he accidentally began a fission reaction which released a burst of hard radiation. He was rushed to the hospital and died nine days later on 30 May. Slotin had become the victim of the second criticality accident in history following Harry Daghlian, who had been fatally exposed to radiation by the same plutonium "demon core" that killed Slotin. Slotin was hailed as a hero by the United States government for reacting quickly enough to prevent the deaths of his colleagues. However, some physicists argue that Slotin's behavior preceding the accident was reckless and that his death was preventable. The accident and its aftermath have been dramatized in several fictional and non fiction accounts.
Ранние годы
Луис Слотин был первым из трех детей, рожденных Израилем и Сонией Слотин, идиш-говорящими еврейскими беженцами, которые бежали от погромов в России в Виннипег, Манитоба. Он вырос в районе Норт-Энд Виннипега, в районе с большой концентрацией иммигрантов из Восточной Европы. С ранних лет в начальной школе Махрей и на протяжении подросткового возраста в средней школе Святого Иоанна Слоттин демонстрировал выдающиеся академические способности. Его младший брат Сэм позже заметил, что у его брата была "чрезвычайная целеустремленность, позволявшая ему учиться долгие часы". В 16 лет Слоттин поступил в Университет Манитобы, чтобы получить степень в области естественных наук. В студенческие годы он получил золотую медаль университета по физике и химии. Слоттин получил степень бакалавра наук в области геологии в 1932 году и степень магистра наук в 1933 году. С помощью одного из своих наставников он получил стипендию для обучения в Королевском колледже Лондона под руководством Артура Джона Оллманда.
Королевский колледж Лондона
В то время как он учился в Королевском колледже Лондона, Слоттин проявил себя как боксер-любитель, выиграв чемпионат колледжа по боксу в легчайшем весе. Позже он производил впечатление, что воевал на стороне Испанской Республики и проходил обучение полетам на истребителе в Королевских ВВС. Автор Роберт Юнгк в своей книге «Ярче тысячи солнц: личная история ученых-атомщиков», первом опубликованном рассказе о «Манхэттенском проекте», писал, что Слоттин «добровольцем пошел служить в Гражданскую войну в Испании, скорее ради острых ощущений, чем из политических убеждений. Он часто оказывался в смертельной опасности в качестве артиллериста зенитного орудия». В интервью спустя годы Сэм заявил, что его брат совершил «пешую прогулку по Испании» и что он «не принимал участия в войне», как предполагалось ранее. Университет Чикаго принял Слоттина в качестве научного сотрудника. Там он получил свой первый опыт работы с ядерной химией, помогая построить первый циклотрон на Среднем Западе Соединенных Штатов. Работа была низкооплачиваемой, и его отец поддерживал его в течение двух лет. С 1939 по 1940 год Слоттин сотрудничал с Эрлом Эвансом, главой кафедры биохимии университета, для производства радиоуглерода (углерод-14 и углерод-11) с помощью циклотрона. Слоттин, возможно, присутствовал при запуске «Чикаго Пайл-1» Энрико Ферми, первого ядерного реактора, 2 декабря 1942 года; отчеты о событии расходятся в этом вопросе. В то же время он внес вклад в несколько научных работ в области радиобиологии. Его опыт в этой области привлек внимание правительства США, и в результате он был приглашен присоединиться к «Манхэттенскому проекту» – программе по разработке атомной бомбы. Ученые называли эксперименты с возможностью ядерной цепной реакции «дразнить дракона за хвост», основываясь на замечании физика Ричарда Фейнмана, который сравнил эти эксперименты с «пощекочиванием хвоста спящего дракона». 16 июля 1945 года Слоттин собрал активную часть для «Тринити», первого взорванного атомного устройства, и стал известен как «главный оружейник Соединенных Штатов» благодаря своему опыту в сборке ядерного оружия. За работу над проектом Слоттин получил две небольшие круглые памятные значка из свинца и серебра. Доза в 1 Гр (≈100 рентген) может вызвать тошноту и рвоту в 10% случаев, но, как правило, не является смертельной.
Смерть Гарри Даглиана
21 августа 1945 года лаборант Гарри Даглиан, один из близких коллег Слоттина, проводил эксперимент по достижению критичности, когда случайно уронил тяжелый кирпич из карбида вольфрама на ядро бомбы, состоящее из сплава плутония и галлия, которое позже получило прозвище «демоническое ядро» и впоследствии также унесло жизнь Слоттина. 24-летний Даглиан подвергся воздействию большой дозы нейтронного излучения. Поздние оценки показали, что эта доза, возможно, не была смертельной сама по себе, но затем он получил дополнительное отложенное гамма-излучение и бета-ожоги, разбирая свой эксперимент.
Планируемое возвращение к преподаванию
После Второй мировой войны Слотин выразил растущее презрение к своему личному участию в проекте. Он заметил: "Я стал участвовать в испытаниях ВМС, к моему отвращению". К 25 мая 1946 года четверо из этих семи человек были выписаны из больницы. Врач армии Соединенных Штатов, отвечающий за базовую больницу Лос-Аламоса, капитан Пол Хейгман, заявил, что "немедленное состояние" Слоттина, Грейвса, Клайна и Янга удовлетворительное. Слоттин умер в 11 часов утра 30 мая в присутствии родителей. Он был похоронен на кладбище Шаареи Зедека в Виннипеге 2 июня 1946 года. Грейвсу, который находился ближе всех к Слоттину, также развилась острая лучевая болезнь, и он был госпитализирован на несколько недель. Он выжил, хотя и страдал от хронических неврологических и зрительных проблем. Янг также перенес острую лучевую болезнь, но выздоровел. К 28 января 1948 года Грейвс, Клайн и Перлман потребовали компенсацию за ущерб, причиненный во время инцидента. Грейвс урегулировал свой иск на сумму 3500 долларов (около 45 000 долларов в 2023 году, с учетом инфляции). Три из наблюдателей в конечном итоге умерли от заболеваний, известных как вызванных радиацией: Грейвс от сердечного приступа через двадцать лет в возрасте 55 лет; Сиеслицки от острого миелоидного лейкоза через девятнадцать лет в возрасте 42 лет; и Янг от апластической анемии и бактериальной инфекции оболочки сердца через двадцать девять лет в возрасте 83 лет. Некоторые из смертей могли быть следствием инцидента. Луис Хемпельман, доктор медицинских наук, консультант научной лаборатории Лос-Аламоса, полагал, что невозможно установить причинно-следственную связь между инцидентом и конкретными причинами смерти на основе такой небольшой выборки. После аварии реактору требовалось время на охлаждение. Поэтому испытание было перенесено на третье в серии, временно названное "Чарли", но оно было отменено из-за неожиданно высокого уровня радиоактивности после подводного испытания "Бейкер" и невозможности дезактивации целевых военных кораблей. Ядро в конечном итоге было переплавлено и повторно использовано в другом реакторе.
Долларовая единица реактивности
Согласно Вайнбергу и Вигнеру, Слоттин первым предложил использовать название "доллар" для обозначения интервала реактивности между задержанной и мгновенной критичностью; 0 – точка самоподдерживающейся цепной реакции, а один доллар – точка, в которой для поддержания цепной реакции больше не требуются медленно высвобождающиеся задержанные нейтроны, и наступает состояние, называемое "мгновенной критичностью". Стабильные ядерные реакторы работают в диапазоне от 0 до 1 доллара; отклонения от нормы и ядерные взрывчатые вещества – выше 1 доллара. Сотая часть доллара называется центом. При описании чисто мгновенных критических событий некоторые специалисты используют центы "сверх критичности" в качестве относительной единицы.