Luis Slotin

Louis Alexander Slotin (1 de diciembre de 1910 -30 de mayo de 1946) fue un físico y químico canadiense que participó en el Proyecto Manhattan. Nacido y criado en el extremo norte de Winnipeg, Manitoba, Slotin obtuvo su Licenciatura y Maestría en Ciencias de la Universidad de Manitoba, antes de obtener su doctorado en química física en el King's College de Londres en 1936. Posteriormente, Se unió a la Universidad de Chicago como investigador asociado para ayudar a diseñar un ciclotrón.

En 1942, Slotin fue invitado a participar en el Proyecto Manhattan y posteriormente realizó experimentos con núcleos de uranio y plutonio para determinar sus valores de masa crítica. Después de la Segunda Guerra Mundial continuó su investigación en el Laboratorio Nacional de Los Álamos en Nuevo México. El 21 de mayo de 1946, accidentalmente inició una reacción de fisión que liberó una ráfaga de fuerte radiación. Lo llevaron de urgencia al hospital y murió nueve días después, el 30 de mayo. Slotin se había convertido en víctima del segundo accidente de criticidad de la historia después de Harry Daghlian, que había sido fatalmente expuesto a la radiación del mismo "núcleo demoníaco" de plutonio. que mató a Slotin.

Slotin fue aclamado como un héroe por el gobierno de Estados Unidos por reaccionar con la suficiente rapidez para evitar la muerte de sus colegas. Sin embargo, algunos físicos sostienen que el comportamiento de Slotin antes del accidente fue imprudente y que su muerte se pudo evitar. El accidente y sus consecuencias han sido dramatizados en varios relatos de ficción y no ficción.

Vida temprana

Louis Slotin fue el primero de tres hijos de Israel y Sonia Slotin, refugiados judíos de habla yiddish que habían huido de los pogromos de Rusia a Winnipeg, Manitoba. Creció en el barrio North End de Winnipeg, una zona con una gran concentración de inmigrantes de Europa del Este. Desde sus primeros días en la escuela primaria Machray hasta su adolescencia en la escuela secundaria St. John, Slotin fue académicamente excepcional. Su hermano menor, Sam, comentó más tarde que su hermano "tenía una intensidad extrema que le permitía estudiar muchas horas".

A los 16 años, Slotin ingresó a la Universidad de Manitoba para obtener una licenciatura en ciencias. Durante sus años universitarios, recibió una Medalla de Oro Universitaria tanto en Física como en Química. Slotin recibió un B.Sc. Licenciada en Geología por la universidad en 1932 y M.Sc. Licenciado en 1933. Con la ayuda de uno de sus mentores, obtuvo una beca para estudiar en el King's College de Londres bajo la supervisión de Arthur John Allmand, presidente del departamento de química, que se especializaba en el campo de la electroquímica aplicada. y fotoquímica.

King's College de Londres

Mientras estaba en el King's College de Londres, Slotin se distinguió como boxeador aficionado al ganar el campeonato de boxeo amateur de peso gallo de la universidad. Más tarde dio la impresión de que había luchado por la República Española y entrenado para pilotar un caza con la Royal Air Force. El autor Robert Jungk relata en su libro Más brillante que mil soles: una historia personal de los científicos atómicos, el primer relato publicado del Proyecto Manhattan, que Slotin "se había ofrecido como voluntario para servir en el ejército español". Guerra Civil, más por la emoción que por motivos políticos. A menudo había estado en peligro extremo como artillero antiaéreo." Durante una entrevista años más tarde, Sam declaró que su hermano había ido "de gira a pie por España" durante un tiempo. y él "no participó en la guerra" como se pensaba anteriormente.

Slotin obtuvo un doctorado. Licenciado en química física por el King's College de Londres en 1936. Ganó un premio por su tesis titulada "Una investigación sobre la formación intermedia de moléculas inestables durante algunas reacciones químicas". Posteriormente, pasó seis meses trabajando como investigador especial para Great Southern Railways de Dublín, probando las baterías recargables de níquel-zinc Drumm utilizadas en la línea Dublín-Bray.

Carrera

Universidad de Chicago

En 1937, después de que solicitó sin éxito un trabajo en el Consejo Nacional de Investigación de Canadá, la Universidad de Chicago aceptó a Slotin como investigador asociado. Allí adquirió su primera experiencia con la química nuclear, ayudando a construir el primer ciclotrón en el medio oeste de Estados Unidos. El trabajo estaba mal pagado y el padre de Slotin tuvo que mantenerlo durante dos años. De 1939 a 1940, Slotin colaboró con Earl Evans, director del departamento de bioquímica de la universidad, para producir radiocarbono (carbono-14 y carbono-11) a partir del ciclotrón. Mientras trabajaban juntos, los dos hombres también utilizaron el carbono-11 para demostrar que las células vegetales tenían la capacidad de utilizar dióxido de carbono para la síntesis de carbohidratos, mediante la fijación de carbono.

Slotin pudo haber estado presente en la puesta en marcha del "Chicago Pile-1", el primer reactor nuclear, de Enrico Fermi, el 2 de diciembre de 1942; Los relatos del suceso no coinciden en este punto. Durante este tiempo, también contribuyó a varios artículos en el campo de la radiobiología. Su experiencia en el tema atrajo la atención del gobierno de los Estados Unidos y, como resultado, fue invitado a unirse al Proyecto Manhattan, un esfuerzo para desarrollar una bomba atómica. Slotin trabajó en la producción de plutonio con el futuro premio Nobel Eugene Wigner en la universidad y más tarde en el Laboratorio Nacional Oak Ridge en Oak Ridge, Tennessee. Se trasladó al Laboratorio Nacional de Los Álamos en Nuevo México en diciembre de 1944 para trabajar en el grupo de física de bombas de Robert Bacher.

Trabajar en Los Álamos

En Los Álamos, las tareas de Slotin consistían en realizar peligrosas pruebas de criticidad, primero con uranio en los experimentos de Otto Robert Frisch y más tarde con núcleos de plutonio. Las pruebas de criticidad implicaron llevar masas de materiales fisionables a niveles casi críticos para establecer sus valores de masa crítica. Los científicos se refirieron a este coqueteo con la posibilidad de una reacción nuclear en cadena como "hacerle cosquillas a la cola del dragón", basándose en un comentario del físico Richard Feynman, quien comparó los experimentos con "hacerle cosquillas a la cola del dragón". cola de un dragón dormido". El 16 de julio de 1945, Slotin ensambló el núcleo de Trinity, el primer dispositivo atómico detonado, y se hizo conocido como el "jefe armero de los Estados Unidos" por su experiencia en el montaje de armas nucleares. Slotin recibió dos pequeños pines conmemorativos circulares de plomo y plata por su trabajo en el proyecto.

En el invierno de 1945-1946, Slotin sorprendió a algunos de sus colegas con una acción audaz al reparar un instrumento a 1,8 m (6 pies) bajo el agua dentro de la pila Clinton mientras estaba en funcionamiento, en lugar de esperar un día más para que lo repararan. cerrar el reactor. No llevaba su placa dosimétrica, pero se estimó que su dosis era de al menos 100 roentgen. Una dosis de 1 Gy (≈100 roentgen) puede causar náuseas y vómitos en el 10% de los casos, pero generalmente se puede sobrevivir.

La muerte de Harry Daghlian

El 21 de agosto de 1945, el asistente de laboratorio Harry Daghlian, uno de los colegas más cercanos de Slotin, estaba realizando un experimento de criticidad cuando accidentalmente dejó caer un pesado ladrillo de carburo de tungsteno sobre una aleación de plutonio-galio de 6,2 kilogramos (14 libras). núcleo de la bomba. Daghlian, de 24 años, fue irradiado con una gran dosis de radiación de neutrones. Estimaciones posteriores sugirieron que esta dosis podría no haber sido fatal por sí sola, pero luego recibió radiación gamma retardada adicional y quemaduras beta mientras desmontaba su experimento. Rápidamente colapsó debido a una intoxicación aguda por radiación y murió 25 días después en el hospital de la base de Los Álamos.

Regreso previsto a la docencia

Después de la Segunda Guerra Mundial, Slotin expresó un creciente desdén por su participación personal en el proyecto. Comentó: "Me he involucrado en las pruebas de la Marina, para mi disgusto". Desafortunadamente para Slotin, su participación en Los Álamos aún era necesaria porque, como dijo, "soy una de las pocas personas que quedan aquí con experiencia en armar bombas". Esperaba reanudar la enseñanza y la investigación en biofísica y radiobiología en la Universidad de Chicago. Comenzó a entrenar a un reemplazo, Alvin C. Graves, para que asumiera su puesto en Los Alamos.

Accidente de criticidad

El 21 de mayo de 1946, ante siete colegas observando, Slotin realizó un experimento que implicó la creación de uno de los primeros pasos de una reacción de fisión colocando dos medias esferas de berilio (un reflector de neutrones) alrededor de un objeto de 3,5 pulgadas. Núcleo de plutonio de diámetro (89 mm). El experimento utilizó el mismo núcleo de plutonio de 6,2 kilogramos (13,7 libras) que había irradiado a Daghlian, más tarde llamado "núcleo demoníaco" por su papel en los dos accidentes. Slotin agarró el hemisferio superior de berilio de 228,6 mm (9 pulgadas) con su mano izquierda a través de un orificio para el pulgar en la parte superior mientras mantenía la separación de las medias esferas usando la hoja de un destornillador con su mano derecha, habiendo quitado las calzas normalmente. usado. Usar un destornillador no era una parte normal del protocolo experimental.

A las 3:20 p. m., el destornillador se resbaló y el hemisferio superior de berilio cayó, provocando un accidente "crítico inmediato" reacción y una explosión de fuerte radiación. En ese momento, los científicos que se encontraban en la sala observaron el brillo azul de la ionización del aire y sintieron una ola de calor. Slotin experimentó un sabor amargo en la boca y una intensa sensación de ardor en la mano izquierda. Sacó su mano izquierda hacia arriba, levantando el hemisferio superior de berilio y lo dejó caer al suelo, poniendo fin a la reacción. Ya había estado expuesto a una dosis letal de radiación de neutrones. En el momento del accidente, las placas dosimétricas se encontraban en una caja cerrada a unos 30 m (100 pies) de donde ocurrió la reacción. Al darse cuenta de que nadie en la sala tenía puestas sus placas de identificación, "inmediatamente después del accidente, el Dr. Slotin le pidió al Dr. Raemer E. Schreiber que sacara las placas de la caja de plomo y las colocara en el conjunto crítico". Esta peculiar respuesta no tuvo valor para determinar las dosis reales recibidas por los hombres en la sala y puso a Schreiber en "gran riesgo personal" durante su vida. de exposición adicional. Un informe posterior concluyó que una dosis fuerte de radiación puede producir vértigo y dejar a una persona "en condiciones de no tener un comportamiento racional". Tan pronto como Slotin salió del edificio vomitó, una reacción común tras la exposición a radiaciones ionizantes extremadamente intensas. Los colegas de Slotin lo llevaron rápidamente al hospital, pero el daño por radiación fue irreversible.

Los otros seis hombres presentes en el momento de la reacción incluían a Alvin Cushman Graves, Samuel Allan Kline, Marion Edward Cieslicki, Dwight Smith Young, Theodore P. Perlman y Pvt. Patrick J. Cleary. El 25 de mayo de 1946, cuatro de estos siete hombres habían sido dados de alta del hospital. El médico del ejército de Estados Unidos responsable del hospital de la base de Los Álamos, capitán Paul Hageman, dijo que el estado inmediato de Slotin, Graves, Kline y Young es satisfactorio. "

La muerte de Slotin

A pesar de los cuidados médicos intensivos y de las ofertas de numerosos voluntarios para donar sangre para transfusiones, la condición de Slotin era incurable. Llamó a sus padres y los llevaron en avión desde Winnipeg, a expensas del ejército, para estar con él. Llegaron al cuarto día después del incidente y al quinto día su condición comenzó a deteriorarse rápidamente.

Durante los siguientes cuatro días, Slotin sufrió una "secuencia agonizante de traumatismos inducidos por la radiación", que incluyeron diarrea grave, producción reducida de orina, manos hinchadas, eritema, "ampollas masivas en las manos y antebrazos", parálisis intestinal y gangrena. Tenía quemaduras internas por radiación en todo el cuerpo, que un experto médico describió como una "quemadura solar tridimensional". Al séptimo día, experimentaba períodos de "confusión mental". Sus labios se pusieron azules y lo pusieron en una tienda de oxígeno. Finalmente experimentó "una desintegración total de las funciones corporales" y entró en coma. Slotin murió a las 11 de la mañana del 30 de mayo, en presencia de sus padres. Fue enterrado en el cementerio Shaarey Zedek en Winnipeg el 2 de junio de 1946.

Otras lesiones y muerte

Graves, Kline y Young permanecieron hospitalizados después de la muerte de Slotin. Graves, que era el más cercano a Slotin, también desarrolló una enfermedad aguda por radiación y estuvo hospitalizado durante varias semanas. Sobrevivió, aunque vivió con problemas neurológicos y de visión crónicos. Young también sufrió un síndrome de radiación aguda, pero se recuperó. El 28 de enero de 1948, Graves, Kline y Perlman solicitaron una indemnización por los daños sufridos durante el incidente. Graves resolvió su reclamación por 3.500 dólares (unos 45.000 dólares en 2023, ajustados a la inflación).

Tres de los observadores finalmente murieron de condiciones que se sabe que son promovidas por la radiación: tumbas de un ataque cardíaco veinte años después, a la edad de 55 años; Cieslicki de leucemia mieloide aguda diecinueve años después, a los 42 años; y Young de anemia aplásica e infección bacteriana del revestimiento del corazón veintinueve años después, a la edad de 83 años. Algunas de las muertes pueden haber sido consecuencia del incidente. Louis Hempelman, M.D., consultor del Laboratorio Científico de Los Alamos, creía que no es posible establecer una relación causal entre el incidente y los detalles de la muerte a partir de una muestra tan pequeña. Expresó esta opinión en un informe disponible públicamente que incluía información médica personal que anteriormente se había negado a revelar a Marion E. Cieslicki durante las etapas finales de su enfermedad.

Eliminación del núcleo

El núcleo involucrado estaba destinado a ser utilizado en la detonación de Able, durante la serie Crossroads de pruebas de armas nucleares. Se decía que el experimento de Slotin fue el último realizado antes de la detonación del núcleo y pretendía ser la demostración final de su capacidad para volverse crítico. Después del accidente necesitó tiempo para enfriarse. Por lo tanto, se reprogramó para la tercera prueba de la serie, denominada provisionalmente Charlie, pero se canceló debido al nivel inesperado de radiactividad tras la prueba submarina Baker y la imposibilidad de descontaminar los buques de guerra objetivo. El núcleo finalmente se fundió y se reutilizó en un núcleo posterior.

Dosis de radiación

Las dosis de radiación recibidas en estos dos accidentes no se conocen con precisión. Gran parte de la dosis se debió a la radiación de neutrones, que no podía medirse con los equipos dosimétricos de la época. Las placas de película disponibles no fueron utilizadas por el personal durante el accidente y no se encontraron placas que debían colocarse debajo de las mesas en caso de desastres como este. Los carteles de catástrofe colgados en las paredes proporcionaban algunos datos útiles sobre la radiación gamma.

Una prueba "tentativa" La estimación de las dosis involucradas se hizo en 1948, basándose en docenas de suposiciones, algunas de las cuales ahora se sabe que son incorrectas. En ausencia de tarjetas de dosimetría personales, los autores del estudio se basaron en mediciones de la activación del sodio en las muestras de las víctimas. muestras de sangre y orina como principal fuente de datos. Esta activación habría sido causada por radiación de neutrones, pero convirtieron todas las dosis en dosis equivalentes de radiación gamma o rayos X. Concluyeron que Daghlian y Slotin probablemente habían recibido dosis equivalentes a 290 rems (2,9 Sv) y 880 rems (8,8 Sv), respectivamente, de rayos gamma. Las estimaciones mínimas y máximas variaron entre aproximadamente el 50% y el 200% de estos valores. Los autores también calcularon dosis equivalentes a una mezcla de rayos X suaves de 80 keV y rayos gamma, que creían que daban una imagen más realista de la exposición que el equivalente gamma. En este modelo, las dosis equivalentes de rayos X eran mucho mayores, pero se concentrarían en los tejidos que se encuentran frente a la fuente, mientras que el componente gamma penetraba en todo el cuerpo. La dosis equivalente de Slotin se estimó en 1930 R (roentgen) de rayos X con 114 R de gamma, mientras que la dosis equivalente de Daghlian se estimó en 480 R de rayos X con 110 R de gamma. Quinientos roentgen equivalentes humanos (rem) suelen ser una exposición mortal para los seres humanos.

En los tiempos modernos, la dosimetría se realiza de manera muy diferente. Las dosis equivalentes no se informarían en roentgen; se calcularían con diferentes factores de ponderación y no se consideran tan relevantes para el síndrome de radiación aguda como las dosis absorbidas. Documentos recientes han hecho varias interpretaciones de la dosis de Slotin, que van desde 287 rads (2,87 Gy) hasta 21 sieverts (2100 rem). Según las citas y el razonamiento que lo respalda, la estimación más confiable puede ser un memorando de Los Álamos de 1978 que sugería 10 Gy(n) + 1,14 Gy(γ) para Slotin y 2 Gy(n) + 1,1 Gy(γ) para Daghlian. Estas dosis son consistentes con los síntomas que experimentaron.

Legado

Después del accidente, Los Álamos puso fin a todos los trabajos prácticos de montaje críticos. Las pruebas de criticidad posteriores de los núcleos fisibles se realizaron con máquinas controladas remotamente, como la "Godiva" serie, con el operador ubicado a una distancia segura para evitar daños en caso de accidentes.

El 14 de junio de 1946, el editor asociado de Los Alamos Times, Thomas P. Ashlock, escribió un poema titulado "Slotin – A Tribute":

¡Que Dios te reciba, gran científico!
Mientras estabas con nosotros, incluso extraños sabían
La amplitud y la elevada estatura de tu mente
Twas sólo en el crisol de la muerte
Al fin vimos su noble corazón revelado.

La historia oficial publicada en ese momento fue que Slotin, al quitar rápidamente el hemisferio superior, fue un héroe al poner fin a la reacción y proteger a otros siete observadores en la sala: "Dr. La rápida reacción de Slotin ante el riesgo inmediato de su propia vida impidió un desarrollo más serio del experimento que seguramente habría resultado en la muerte de los siete hombres que trabajaban con él, así como en lesiones graves a otras personas en los alrededores.." Esta interpretación de los hechos fue respaldada en su momento por Graves, quien era el más cercano a Slotin cuando ocurrió el accidente. Graves, al igual que Slotin, había mostrado previamente una baja preocupación por la seguridad nuclear y luego alegó que los riesgos de lluvia radiactiva fueron "inventados en las mentes de débiles simuladores". Schreiber, otro testigo del accidente, habló públicamente décadas después, argumentando que Slotin estaba utilizando procedimientos inadecuados e inseguros, poniendo en peligro a los demás en el laboratorio junto con él mismo. Robert B. Brode había informado de rumores en ese sentido en 1946.

El accidente de Slotin se repite en la película de 1947 El principio o el fin, en la que un científico que ensambla la bomba destinada a Hiroshima muere tras entrar en contacto con material radiactivo. Fue relatado en Dexter Masters' Novela de 1955 El accidente, un relato ficticio de los últimos días de la vida de un científico nuclear que sufre envenenamiento por radiación. Las representaciones del incidente crítico incluyen la película de 1989 Fat Man and Little Boy, en la que John Cusack interpreta a un personaje ficticio llamado Michael Merriman basado en Slotin, y la Sonata de Louis Slotin. una obra de teatro off-Broadway de 2001 dirigida por David P. Moore.

En 1948, los colegas de Slotin en Los Álamos y la Universidad de Chicago iniciaron el Fondo Conmemorativo Louis A. Slotin para conferencias sobre física impartidas por científicos distinguidos como Robert Oppenheimer, Luis Walter Álvarez, Hans Bethe. El fondo conmemorativo duró hasta 1962. En 2002, un asteroide descubierto en 1995 recibió el nombre de 12423 Slotin en su honor.

Unidad de reactividad en dólares

Según Weinberg y Wigner, Slotin fue el primero en proponer el nombre de dólar para el intervalo de reactividad entre la criticidad retardada y la inmediata; 0 es el punto de reacción en cadena autosostenida, un dólar es el punto en el que los neutrones retardados y liberados lentamente ya no son necesarios para sustentar la reacción en cadena, y entra en el dominio llamado "crítico rápido". Los reactores nucleares estables funcionan entre 0 y un dólar; Las excursiones y los explosivos nucleares operan por encima del dólar. La centésima parte de un dólar se llama centavo. Cuando se habla de eventos críticos puramente puntuales, algunos usuarios se refieren a centavos "sobre críticos" como unidad relativa.