Louis Slotin - Polski Serwis Naukowy

Louis Slotin

Louis P. Slotin (ur. 1 grudnia 1910, zm. 30 maja 1946) – kanadyjski fizyk i chemik, który brał udział w Projekcie Manhattan. Zmarł na skutek ostrej choroby popromiennej w kilka dni po wypadku w Los Alamos National Laboratory, podczas którego przypadkowo przekroczona została masa krytyczna w 6,2 kg izotopu plutonu Pu-239 osłoniętego deflektorem neutronów.

Stany Zjednoczone, Stany Zjednoczone Ameryki (ang.: United States, United States of America, US, USA) – państwo w Ameryce Północnej graniczące z Kanadą od północy, Meksykiem od południa, Oceanem Spokojnym od zachodu, Oceanem Arktycznym od północnego zachodu, Oceanem Atlantyckim od wschodu.

Chemia fizyczna, fizykochemia – jeden z głównych działów chemii zajmujący się poznaniem zjawisk fizycznych występujących w trakcie i na skutek przemian (reakcji) chemicznych. Chemia fizyczna zajmuje się także własnościami fizycznymi związków chemicznych wynikającymi bezpośrednio z ich struktury chemicznej. Ze względu na najwyższy spośród głównych działów chemii stopień użycia metod matematycznych jest też działem najbliższym fizyce. Zob. też fizyka chemiczna.

Życie i kariera naukowa

Louis Slotin urodził się w 1910 roku w Winnipeg, w Kanadzie. Był najstarszym z trójki dzieci żydowskich imigrantów z Rosji. Rozpoczął studia na Uniwersytecie Manitoba, a później uzyskał doktorat z chemii fizycznej na Uniwersytecie Londyńskim. Przez kilka późniejszych lat utrzymywał się przy wsparciu finansowym ojca, równocześnie kontynuując pracę naukową, w tym angażując się wraz z Enrico Fermim w uruchomienie pierwszego reaktora jądrowego, Chicago Pile-1.

J. Robert Oppenheimer (ur. 22 kwietnia 1904 r. w Nowym Jorku, zm. 18 lutego 1967 w Princeton) – amerykański fizyk, profesor na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley, dyrektor naukowy projektu Manhattan – przedsięwzięcia mającego na celu opracowanie pierwszej broni atomowej, trwającego w czasie II wojny światowej. Z tego powodu jest nazywany ojcem bomby atomowej.

II wojna światowa – największy konflikt zbrojny w historii świata, trwający od 1 września 1939 do 2 września 1945 (w Europie do 8 maja 1945), obejmujący zasięgiem działań wojennych prawie całą Europę, wschodnią i południowo-wschodnią Azję, północną Afrykę, część Bliskiego Wschodu i wszystkie oceany. Niektóre epizody wojny rozgrywały się nawet w Arktyce i Ameryce Północnej. Poza większością państw europejskich i ich koloniami, brały w niej udział państwa Ameryki Północnej i Ameryki Południowej oraz Azji. Głównymi stronami konfliktu były państwa osi i państwa koalicji antyhitlerowskiej (alianci).

Dzięki znajomości z profesorem Williamem Harkinsem, podczas II wojny światowej udało mu się nawiązać współpracę z Projektem Manhattan, ściśle tajnym programem budowy broni jądrowej prowadzonym przez rząd USA. W 1944 r. przeprowadził się do Nowego Meksyku, by pracować w Los Alamos National Laboratory w grupie Roberta Bachera.

Los Alamos National Laboratory to laboratorium naukowe położone w pobliżu miasteczka Los Alamos w amerykańskim stanie Nowy Meksyk. Organizacyjnie podlega Departamentowi Energii Stanów Zjednoczonych.

Choroba popromienna – ogólna nazwa chorobowych zmian ogólnoustrojowych powodowanych przez promieniowanie jonizujące oddziałujące na całe (lub prawie całe) ciało.

Szkic sytuacyjny incydentu w Los Alamos

Incydent w Los Alamos

W Los Alamos, Louis Slotin odpowiadał za prowadzenie szacunków mas krytycznych, najpierw w ramach projektów Otto Frischa, gdzie stosowany był izotop uranu, a później na rdzeniach Pu-239. Większość z przeprowadzanych badań opierała się na eksperymentalnym doprowadzaniu stopniowo coraz większych mas materiałów rozszczepialnych do poziomów bliskich krytyczności.

Masa krytyczna materiału rozszczepialnego, to minimalna masa, w której reakcja rozszczepienia przebiega w sposób łańcuchowy, czyli każde jedno rozszczepienie jądra atomowego inicjuje dokładnie jedno następne rozszczepienie. W masie mniejszej od masy krytycznej reakcja zainicjowana rozszczepieniem spontanicznym zaniknie, w masie większej od masy krytycznej reakcja będzie przebiegała w sposób lawinowy, tzn. jedno rozszczepienie wywoła więcej niż jedno rozszczepienie.

Promieniowanie jonizujące - wszystkie rodzaje promieniowania, które wywołują jonizację ośrodka materialnego, tj. oderwanie przynajmniej jednego elektronu od atomu lub cząsteczki albo wybicie go ze struktury krystalicznej. Za promieniowanie elektromagnetyczne jonizujące uznaje się promieniowanie, którego fotony mają energię większą od energii fotonów światła widzialnego.

21 maja 1946 roku Slotin oraz kilku innych badaczy brało udział w kolejnym eksperymencie na rdzeniu pierwotnie przeznaczonym do wykorzystania w trzeciej bombie atomowej do zrzucenia nad Japonią, który zaledwie dziewięć miesięcy wcześniej uległ niekontrolowanej reakcji łańcuchowej i przyczynił do śmierci innego fizyka, Harry'ego Daghliana. Podczas prac, Slotin używał śrubokrętu do podważania dwóch połówek berylowej pokrywy która służyła jako reflektor neutronów. W pewnym momencie, śrubokręt wysunął się, a pokrywa się zamknęła. Doszło do gwałtownej reakcji łańcuchowej i emisji dużej dawki promieniowania jonizującego gamma i neutronowego, czemu według świadków towarzyszyła błękitna poświata zjonizowanego powietrza oraz fala ciepła. Slotin natychmiast złapał lewą ręką jedną z półkul pokrywy i odrzucił ją na bok, zapobiegając znacznie tragiczniejszemu rozwojowi wydarzeń i ratując życie kolegów w laboratorium. Sam, jako znajdujący się najbliżej, otrzymał śmiertelną dawkę szacowaną na 21 Sv promieniowania gamma i neutronowego. Slotin chwilę po zdarzeniu odczuwał kwaśny smak w ustach oraz piekący ból w lewej ręce, spowodowany olbrzymią dawką promieniowania otrzymaną w krótkim czasie.

Chicago Pile-1, CP-1 (pol. "stos chicagowski nr 1") − pierwszy na świecie reaktor jądrowy uruchomiony w 1942 przez zespół Enrico Fermiego na nieużywanym stadionie Alonzo Stagg Field w Chicago. Stan krytyczny osiągnął 2 grudnia 1942. W 1943 rozebrany i złożony ponownie, jako CP-2, w Argonne National Laboratory.

Fizyka (z gr. φύσις physis - "natura") – nauka o przyrodzie w najszerszym znaczeniu tego słowa. Fizycy badają właściwości i przemiany materii i energii oraz oddziaływanie między nimi. Do opisu zjawisk fizycznych używają wielkości fizycznych, wyrażonych za pomocą pojęć matematycznych, takich jak liczba, wektor, tensor. Tworząc hipotezy i teorie fizyki, budują relacje pomiędzy wielkościami fizycznymi.

Zaraz po opuszczeniu pomieszczenia zaczął gwałtownie wymiotować, został niezwłocznie przewieziony do szpitala, ale według świadków, od samego początku zdawał sobie sprawę z powagi sytuacji, i od razu pożegnał się z kolegami. Zmarł w szpitalu 9 dni później.

Pozostali uczestnicy eksperymentu, prawdopodobnie dzięki szybkiej reakcji Slotina, nie odnieśli poważnego uszczerbku na zdrowiu.

Reaktor jądrowy – urządzenie, w którym przeprowadza się z kontrolowaną szybkością reakcje jądrowe; na obecnym etapie rozwoju nauki i techniki (rok 2011) są to przede wszystkim reakcje rozszczepienia jąder atomowych. Reakcje te mają charakter łańcuchowy - produkty reakcji (w tym głównie neutrony) mogą zainicjować kilka następnych. Aby uniknąć lawinowego wzrostu szybkości reakcji, reaktor dzieli się na strefy wypełnione na przemian paliwem, chłodziwem oraz moderatorem, czyli substancją spowalniającą neutrony. Szybkość reakcji kontrolowana jest m.in. przez zmianę wzajemnego położenia lub proporcji tych składników, a także przez wprowadzanie dodatkowych substancji pochłaniających lub spowalniających neutrony, zawartych w tzw. prętach regulacyjnych (służących do normalnej regulacji parametrów reakcji) oraz prętach bezpieczeństwa (stosowanych do awaryjnego wyłączania reaktora). Substancjami używanymi do pochłaniania neutronów termicznych są m.in. bor i kadm, natomiast jako moderatorów używa się m.in. berylu, grafitu, a także wody, pełniącej równocześnie rolę chłodziwa.

Deflektor (dosł. odchylacz) – część motocykla żużlowego, umieszczona za tylnym kołem. Wyłapuje on strumień okruchów nawierzchni wyrzucany spod koła. Tym samym chroni zawodników jadących z tyłu, gdyż uderzenie strumieniem kamyków jest bardzo bolesne i może prowadzić do upadku zawodnika. Deflektory zaczęły się pojawiać na przełomie XX i XXI wieku. Wymyślił je Nowozelandczyk Barry Briggs.

Bilans wydarzeń

Po wypadku wstrzymano wszelkie ręczne eksperymenty przeprowadzane bezpośrednio na materiałach rozszczepialnych w Los Alamos. Jego śmierć była później wspominana przez Roberta Oppenheimera jako bardzo bolesne doświadczenie. Wydarzenia tamtych dni stały się inspiracją dla filmu Fat Man and Little Boy, nakręconego w 1989 r. przez brytyjskiego reżysera Ronalda Joffe.

Kilogram – jednostka masy, jednostka podstawowa układu SI, oznaczana kg. Jest to masa międzynarodowego wzorca (walca o wysokości i średnicy podstawy 39 mm wykonanego ze stopu platyny z irydem) przechowywanego w Międzynarodowym Biurze Miar w Sèvres koło Paryża. Wzorzec kilograma został usankcjonowany uchwałą I Generalnej Konferencji Miar (Conférence Générale des Poids et Mesures, CGPM) w 1889.

Nowy Meksyk (ang. New Mexico, hisz. Nuevo México) – stan na południowym zachodzie USA. Od zachodu graniczy z Arizoną, od północy z Kolorado od wschodu z Oklahomą i Teksasem.

Linki zewnętrzne

Notka biograficzna (j. ang.)

Opis incydentu w Los Alamos (j. ang.)