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路易斯·斯洛廷

加拿大物理學家和化學家

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。

路易斯·斯洛廷
Louis Slotin
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
国籍 加拿大
职业物理学家及化学家

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

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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

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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（英语：Harcourt Street railway line）上的德鲁姆镍锌蓄电池（英语：Nickel–zinc battery）[1]。

芝加哥大学

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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[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（英语：Carbohydrate metabolism）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

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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

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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（英语：Shim (spacer)）[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（英语：Prompt criticality）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

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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[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

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参考资料

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  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]. （原始内容存档于2012-02-20）. 
  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. （原始内容存档于2020-06-30）. 
  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 [2007-11-21]. 
  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]. （原始内容存档于2008-12-02）. 
  6. ^ 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）. 
  7. ^ 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. ^ 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]. （原始内容存档 (PDF)于2007-09-26）. 
  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]. （原始内容存档于2008-12-05）. 
  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]. （原始内容存档于2011-12-24）. 
  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）. 

外部链接

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