Luís Slotin -Louis Slotin

Louis Slotin
Slotin Los Alamos.jpg
Foto do distintivo de Los Alamos de Slotin
Nascer
Luís Alexandre Slotin

( 1910-12-01 )1 de dezembro de 1910
Winnipeg , Manitoba , Canadá
Faleceu 30 de maio de 1946 (1946-05-30)(35 anos)
Causa da morte Síndrome de radiação aguda
Educação University of Manitoba ( BSc , MSc )
King's College London ( PhD )
Ocupação Físico e químico
Conhecido por Testes de criticidade em plutônio e montagem de armas nucleares, a unidade de reatividade do dólar

Louis Alexander Slotin (1 de dezembro de 1910 - 30 de maio de 1946) foi um físico e químico canadense que participou do Projeto Manhattan . Nascido e criado no North End de Winnipeg , Manitoba , Slotin obteve seus diplomas de Bacharel em Ciências e Mestre em Ciências pela Universidade de Manitoba , antes de obter seu doutorado em físico-química no King's College London em 1936. Depois, ingressou na Universidade de Chicago como pesquisador associado para ajudar a projetar um cíclotron .

Em 1942, Slotin foi convidado a participar do Projeto Manhattan e, posteriormente, realizou experimentos com núcleos de urânio e plutônio para determinar seus valores de massa crítica . Após a Segunda Guerra Mundial , ele continuou sua pesquisa no Laboratório Nacional de Los Alamos, no Novo México . Em 21 de maio de 1946, ele acidentalmente iniciou uma reação de fissão que liberou uma explosão de radiação forte . Ele foi levado às pressas para o hospital e morreu nove dias depois, em 30 de maio. Slotin havia se tornado vítima do segundo acidente de criticidade na história depois de Harry Daghlian , que havia sido fatalmente exposto à radiação pelo mesmo " núcleo demoníaco " que matou Slotin.

Slotin foi saudado como um herói pelo governo dos Estados Unidos por reagir com rapidez suficiente para evitar a morte de seus colegas. No entanto, alguns físicos argumentam que o comportamento de Slotin antes do acidente foi imprudente e que sua morte era evitável. O acidente e suas consequências foram dramatizados em vários relatos de ficção e não-ficção.

Vida pregressa

Louis Slotin foi o primeiro de três filhos nascidos em Israel e Sonia Slotin, refugiados judeus de língua iídiche que fugiram dos pogroms da Rússia para Winnipeg , Manitoba . Ele cresceu no bairro de North End , em Winnipeg, uma área com grande concentração de imigrantes do Leste Europeu. Desde seus primeiros dias na Machray Elementary School até sua adolescência na St. John's High School , Slotin foi academicamente excepcional. Seu irmão mais novo, Sam, comentou mais tarde que seu irmão "tinha uma intensidade extrema que lhe permitia estudar longas horas".

Aos 16 anos, Slotin entrou na Universidade de Manitoba para se formar em ciências. Durante seus anos de graduação, ele recebeu uma Medalha de Ouro da Universidade em física e química. Slotin recebeu um B.Sc. licenciatura em geologia da universidade em 1932 e um M.Sc. grau em 1933. Com a ajuda de um de seus mentores, ele obteve uma bolsa para estudar no King's College London sob a supervisão de Arthur John Allmand , o presidente do departamento de química, que se especializou na área de eletroquímica aplicada e fotoquímica .

King's College Londres

Enquanto estava no King's College London, Slotin se destacou como boxeador amador ao vencer o campeonato amador de boxe peso galo da faculdade. Mais tarde, deu a impressão de ter lutado pela República Espanhola e treinado para pilotar um caça com a Força Aérea Real . O autor Robert Jungk relatou em seu livro Brighter than a Thousand Suns: A Personal History of the Atomic Scientists , o primeiro relato publicado do Projeto Manhattan , que Slotin "se ofereceu para servir na Guerra Civil Espanhola , mais por causa da emoção disso do que por motivos políticos. Ele muitas vezes esteve em perigo extremo como artilheiro antiaéreo." Durante uma entrevista anos depois, Sam afirmou que seu irmão havia feito "um passeio a pé na Espanha" e ele "não participou da guerra" como se pensava anteriormente.

Slotin obteve um Ph.D. Graduou-se em físico-química pelo King's College London em 1936. Ele ganhou um prêmio por sua tese intitulada "Uma investigação sobre a formação intermediária de moléculas instáveis ​​durante algumas reações químicas". Depois, ele passou seis meses trabalhando como investigador especial para a Great Southern Railways de Dublin , testando as baterias recarregáveis ​​de níquel-zinco Drumm usadas na linha Dublin-Bray .

Carreira

Universidade de Chicago

Em 1937, depois que ele se candidatou sem sucesso a um emprego no Conselho Nacional de Pesquisa do Canadá , a Universidade de Chicago aceitou Slotin como pesquisador associado. Lá, ele ganhou sua primeira experiência com química nuclear, ajudando a construir o primeiro ciclotron no meio-oeste dos Estados Unidos. O trabalho pagava mal e o pai de Slotin teve que sustentá-lo por dois anos. De 1939 a 1940, Slotin colaborou com Earl Evans , chefe do departamento de bioquímica da universidade, para produzir radiocarbono ( carbono-14 e carbono-11 ) a partir do ciclotron. Enquanto trabalhavam juntos, os dois homens também usaram o carbono-11 para demonstrar que as células vegetais tinham a capacidade de usar o dióxido de carbono para a síntese de carboidratos , por meio da fixação de carbono .

Slotin pode ter estado presente no lançamento do " Chicago Pile-1 " de Enrico Fermi , o primeiro reator nuclear , em 2 de dezembro de 1942; as contas do evento não concordam neste ponto. Durante este tempo, ele também contribuiu para vários artigos no campo da radiobiologia . Sua experiência no assunto chamou a atenção do governo dos Estados Unidos e, como resultado, ele foi convidado a participar do Projeto Manhattan, um esforço para desenvolver uma bomba atômica . Slotin trabalhou na produção de plutônio sob o futuro Prêmio Nobel Eugene Wigner na universidade e mais tarde no Oak Ridge National Laboratory em Oak Ridge , Tennessee . Ele se mudou para o Laboratório Nacional de Los Alamos no Novo México em dezembro de 1944 para trabalhar no grupo de física de bombas de Robert Bacher .

Trabalhe na empresa Los Alamos

Em Los Alamos, os deveres de Slotin consistiam em testes de criticidade perigosos , primeiro com urânio nos experimentos de Otto Robert Frisch e depois com núcleos de plutônio . O teste de criticidade envolveu trazer massas de materiais físseis a níveis quase críticos para estabelecer seus valores de massa crítica . Os cientistas se referiram a esse flerte com a possibilidade de uma reação nuclear em cadeia como "fazer cócegas na cauda do dragão", com base em uma observação do físico Richard Feynman , que comparou os experimentos a "fazer cócegas na cauda de um dragão adormecido". Em 16 de julho de 1945, Slotin montou o núcleo do Trinity , o primeiro dispositivo atômico detonado, e ficou conhecido como o "armador-chefe dos Estados Unidos" por sua experiência na montagem de armas nucleares. Slotin recebeu dois pequenos pinos circulares de chumbo e prata comemorativos por seu trabalho no projeto.

Louis Slotin com a bomba Gadget durante o teste Trinity

No inverno de 1945-1946, Slotin chocou alguns de seus colegas com uma ação ousada ao consertar um instrumento de seis pés debaixo d'água dentro da Clinton Pile enquanto estava em operação, em vez de esperar mais um dia para o reator ser desligado. Ele não usava seu distintivo de dosimetria , mas sua dose foi estimada em pelo menos 100 roentgen . Uma dose de 1 Gy (~ 100 roentgen) pode causar náuseas e vômitos em 10% dos casos, mas geralmente sobrevive.

A morte de Harry Daghlian

Em 21 de agosto de 1945, o assistente de laboratório Harry Daghlian , um dos colegas próximos de Slotin, estava realizando um experimento de criticidade quando acidentalmente derrubou um tijolo pesado de carboneto de tungstênio em um núcleo de bomba de liga de plutônio-gálio de 6,2 kg (14 lb) . O Daghlian de 24 anos foi irradiado com uma grande dose de radiação de nêutrons . Estimativas posteriores sugeriram que essa dose pode não ter sido fatal por si só, mas ele recebeu radiação gama atrasada adicional e queimaduras beta enquanto desmontava seu experimento. Ele rapidamente desmaiou com envenenamento por radiação aguda e morreu 25 dias depois no hospital base de Los Alamos.

Retorno planejado ao ensino

Após a Segunda Guerra Mundial , Slotin expressou crescente desdém por seu envolvimento pessoal no projeto. Ele comentou: "Eu me envolvi nos testes da Marinha , para meu desgosto". Infelizmente para Slotin, sua participação em Los Alamos ainda era necessária porque, como ele disse, "sou uma das poucas pessoas que restam aqui que são experientes na montagem de bombas". Ele estava ansioso para retomar o ensino e a pesquisa em biofísica e radiobiologia na Universidade de Chicago. Ele começou a treinar um substituto, Alvin C. Graves , para assumir seu cargo em Los Alamos.

Acidente de criticidade

Uma recriação do incidente Slotin. O hemisfério interno com o orifício do polegar ao lado da mão do demonstrador é de berílio (substituindo o compactador de urânio do mesmo tamanho em uma bomba Fat Man ). Há uma esfera de metal externa maior de alumínio sob ela (substituindo a esfera empurradora no design desta bomba). O " núcleo demoníaco " de plutônio estava dentro das esferas no momento do acidente e não é visível, mas suas dimensões são comparáveis ​​com as duas pequenas meias esferas mostradas descansando nas proximidades.

Em 21 de maio de 1946, com sete colegas assistindo, Slotin realizou um experimento que envolveu a criação de uma das primeiras etapas de uma reação de fissão , colocando duas meias-esferas de berílio (um refletor de nêutrons ) em torno de um diâmetro de 3,5 polegadas (89 mm) núcleo de plutônio. O experimento usou o mesmo núcleo de plutônio de 6,2 kg (13,7 lb) que irradiou Daghlian, mais tarde chamado de " núcleo demoníaco " por seu papel nos dois acidentes. Slotin agarrou o hemisfério superior de berílio de 228,6 mm (9 polegadas) com a mão esquerda através de um orifício para o polegar na parte superior enquanto mantinha a separação das meias esferas usando a lâmina de uma chave de fenda com a mão direita, removendo os calços normalmente usado. Usar uma chave de fenda não era uma parte normal do protocolo experimental.

Às 15h20, a chave de fenda escorregou e o hemisfério superior de berílio caiu, causando uma reação " crítica imediata " e uma explosão de radiação forte . Na época, os cientistas na sala observaram o brilho azul da ionização do ar e sentiram uma onda de calor. Slotin sentiu um gosto amargo na boca e uma intensa sensação de queimação na mão esquerda. Ele empurrou a mão esquerda para cima, levantando o hemisfério superior de berílio, e o deixou cair no chão, encerrando a reação. Ele já havia sido exposto a uma dose letal de radiação de nêutrons. No momento do acidente, os crachás de dosimetria estavam em uma caixa trancada a cerca de 100 pés (30 m) de onde ocorreu a reação. Percebendo que ninguém na sala estava com seus crachás de filme, "imediatamente após o acidente, o Dr. Slotin pediu ao Dr. Raemer E. Schreiber que os crachás fossem retirados da caixa de chumbo e colocados na montagem crítica". Essa resposta peculiar não teve valor para determinar as doses reais recebidas pelos homens na sala e colocou Schreiber em "grande risco pessoal" de exposição adicional. Um relatório mais tarde concluiu que uma dose pesada de radiação pode produzir vertigem e pode deixar uma pessoa "sem condições de comportamento racional". Assim que Slotin saiu do prédio, ele vomitou, uma reação comum à exposição à radiação ionizante extremamente intensa . Os colegas de Slotin o levaram às pressas para o hospital, mas os danos causados ​​pela radiação eram irreversíveis.

Os outros sete homens presentes no momento da reação incluíam Alvin Cushman Graves , Samuel Allan Kline, Marion Edward Cieslicki, Dwight Smith Young , Theodore P. Perlman e Pvt. Patrick J. Cleary. Em 25 de maio de 1946, quatro desses sete homens receberam alta do hospital. O médico do Exército dos Estados Unidos responsável pelo hospital base de Los Alamos, capitão Paul Hageman, disse que a "condição imediata de Slotin, Graves, Kline e Young é satisfatória".

A morte de Slotin

Apesar dos cuidados médicos intensivos e das ofertas de numerosos voluntários para doar sangue para transfusões , a condição de Slotin era incurável. Ele ligou para seus pais e eles foram levados de Winnipeg às custas do Exército para ficar com ele. Eles chegaram no quarto dia após o incidente e, no quinto dia, sua condição começou a se deteriorar rapidamente.

Nos quatro dias seguintes, Slotin sofreu uma "sequência agonizante de traumas induzidos por radiação", incluindo diarréia grave , redução da produção de urina, mãos inchadas, eritema , " bolhas enormes nas mãos e antebraços", paralisia intestinal e gangrena . Ele tinha queimaduras de radiação interna em todo o corpo, que um especialista médico descreveu como uma "queimadura solar tridimensional". No sétimo dia, ele estava passando por períodos de "confusão mental". Seus lábios ficaram azuis e ele foi colocado em uma tenda de oxigênio . Ele finalmente experimentou "uma desintegração total das funções corporais" e entrou em coma . Slotin morreu às 11h do dia 30 de maio, na presença de seus pais. Ele foi enterrado no Cemitério Shaarey Zedek em Winnipeg em 2 de junho de 1946.

Outros ferimentos e mortes

Graves, Kline e Young permaneceram hospitalizados após a morte de Slotin. Graves, que estava mais próximo de Slotin, também desenvolveu doença de radiação aguda e foi hospitalizado por várias semanas. Ele sobreviveu, embora vivesse com problemas neurológicos e de visão crônicos. Young também sofria de síndrome de radiação aguda, mas se recuperou. Em 28 de janeiro de 1948, Graves, Kline e Perlman pediram indenização pelos danos sofridos durante o incidente. Graves liquidou sua reivindicação por US $ 3.500.

Três dos observadores acabaram morrendo de condições que se sabe serem promovidas pela radiação: Graves de um ataque cardíaco vinte anos depois, aos 55 anos; Cieslicki de leucemia mielóide aguda dezenove anos depois, aos 42 anos; e Young de anemia aplástica e infecção bacteriana do revestimento do coração vinte e nove anos depois, aos 83 anos. Algumas dessas mortes foram provavelmente efeitos estocásticos latentes (aleatórios) do acidente; não é possível tirar conclusões definitivas de um conjunto de amostras tão pequeno.

Descarte do núcleo

O núcleo envolvido foi destinado a ser usado na detonação Able , durante a série Crossroads de testes de armas nucleares. O experimento de Slotin foi considerado o último realizado antes da detonação do núcleo e pretendia ser a demonstração final de sua capacidade de se tornar crítico. Após o acidente, precisou de tempo para esfriar. Foi, portanto, remarcado para o terceiro teste da série, provisoriamente chamado Charlie , mas foi cancelado devido ao nível inesperado de radioatividade após o teste subaquático Baker e à incapacidade de descontaminar os navios de guerra alvo. O núcleo acabou sendo derretido e reutilizado em um núcleo posterior.

Dosagem de radiação

Um esboço usado pelos médicos para determinar a quantidade de radiação à qual cada pessoa na sala foi exposta durante a excursão
Um desenho baseado no esboço acima.

As doses de radiação recebidas nesses dois acidentes não são conhecidas com precisão. Grande parte da dose era devida à radiação de nêutrons, que não podia ser medida pelos equipamentos de dosimetria da época. Os crachás de filmes disponíveis não foram usados ​​pelo pessoal durante o acidente, e crachás que deveriam ser colocados embaixo das mesas em caso de desastres como esses não foram encontrados. Crachás de desastres pendurados nas paredes forneciam alguns dados úteis sobre a radiação gama.

Uma estimativa "tentativa" das doses envolvidas foi feita em 1948, com base em dezenas de suposições, algumas das quais agora são conhecidas como incorretas. Na ausência de crachás de dosimetria pessoal, os autores do estudo se basearam em medições de ativação de sódio nas amostras de sangue e urina das vítimas como fonte primária de dados. Essa ativação teria sido causada por radiação de nêutrons, mas eles converteram todas as doses em doses equivalentes de radiação gama ou raios-X. Eles concluíram que Daghlian e Slotin provavelmente receberam doses equivalentes a 290 e 880 rem , respectivamente, de raios gama. As estimativas mínimas e máximas variaram de cerca de 50% a 200% desses valores. Os autores também calcularam doses equivalentes a uma mistura de raios X suaves de 80 keV e raios gama, que eles acreditavam fornecer uma imagem mais realista da exposição do que o equivalente gama. Nesse modelo, as doses equivalentes de raios X eram muito maiores, mas estariam concentradas nos tecidos voltados para a fonte, enquanto o componente gama penetrava em todo o corpo. A dose equivalente de Slotin foi estimada em 1930 R (roentgen) de raios X com 114 R de gama, enquanto a dose equivalente de Daghlian foi estimada em 480 R de raios X com 110 R de gama. O homem equivalente a quinhentos roentgen (rem) é geralmente uma exposição fatal para humanos.

Nos tempos modernos, a dosimetria é feita de maneira muito diferente. Doses equivalentes não seriam relatadas em roentgen; eles seriam calculados com diferentes fatores de ponderação e não são considerados tão relevantes para a síndrome aguda da radiação quanto as doses absorvidas . Documentos recentes fizeram várias interpretações da dose de Slotin, variando de 287 rads (2,87 Gy) a 21 sieverts (2.100 rem). Com base em citações e raciocínio de apoio, a estimativa mais confiável pode ser um memorando de Los Alamos de 1978 que sugeria 10  Gy (n) + 1,14 Gy(γ) para Slotin e 2 Gy(n) + 1,1 Gy(γ) para Daghlian. Estas doses são consistentes com os sintomas que experimentaram.

Legado

Após o acidente, Los Alamos encerrou todos os trabalhos práticos de montagem crítica. Testes subsequentes de criticidade dos núcleos físseis foram feitos com máquinas controladas remotamente, como a série " Godiva ", com o operador localizado a uma distância segura para evitar danos em caso de acidentes.

Em 14 de junho de 1946, o editor associado do Los Alamos Times , Thomas P. Ashlock, escreveu um poema intitulado "Slotin - A Tribute":

Que Deus o receba, cientista de grande alma!
Enquanto você estava conosco, até estranhos conheceram
A amplitude e a elevada estatura de sua mente
Foi apenas no crisol da morte
Nós vimos finalmente seu nobre coração revelado.

A história oficial divulgada na época era que Slotin, ao remover rapidamente o hemisfério superior, foi um herói por acabar com a reação e proteger outros sete observadores na sala: "A rápida reação do Dr. desenvolvimento mais sério do experimento que certamente teria resultado na morte dos sete homens que trabalhavam com ele, bem como ferimentos graves a outros nas proximidades”. Essa interpretação dos eventos foi endossada na época por Graves, que estava mais próximo de Slotin quando o acidente ocorreu. Graves, como Slotin, já havia demonstrado uma baixa preocupação com a segurança nuclear e mais tarde alegou que os riscos de precipitação foram "inventados nas mentes de fingidores fracos". Schreiber, outra testemunha do acidente, falou publicamente décadas depois, argumentando que Slotin estava usando procedimentos impróprios e inseguros, colocando em risco os outros no laboratório junto com ele. Robert B. Brode relatou boatos nesse sentido em 1946.

O evento foi narrado no romance de 1955 de Dexter Masters , The Accident , um relato fictício dos últimos dias da vida de um cientista nuclear que sofria de envenenamento por radiação . Representações do incidente de criticidade incluem o filme Fat Man and Little Boy de 1989 , no qual John Cusack interpreta um personagem fictício chamado Michael Merriman baseado em Slotin, e a Louis Slotin Sonata , uma peça off-Broadway de 2001 dirigida por David P. Moore.

Em 1948, os colegas de Slotin em Los Alamos e na Universidade de Chicago iniciaram o Louis A. Slotin Memorial Fund para palestras sobre física dadas por cientistas ilustres como Robert Oppenheimer e os ganhadores do Prêmio Nobel Luis Walter Alvarez e Hans Bethe . O fundo memorial durou até 1962. Em 2002, um asteróide descoberto em 1995 foi nomeado 12423 Slotin em sua homenagem.

Unidade de reatividade do dólar

De acordo com Weinberg e Wigner, Slotin foi o primeiro a propor o nome dólar para o intervalo de reatividade entre criticidade atrasada e imediata ; 0 é o ponto de reação em cadeia auto-sustentável, um dólar é o ponto em que os nêutrons atrasados ​​liberados lentamente não são mais necessários para suportar a reação em cadeia e entra no domínio chamado "prompt crítico". Reatores nucleares estáveis ​​operam entre 0 e um dólar; excursões e explosivos nucleares operam acima de um dólar. A centésima parte de um dólar é chamada de centavo . Ao falar de eventos críticos puramente imediatos, alguns usuários referem-se a centavos "supercríticos" como uma unidade relativa.

Notas

Referências

links externos

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Este arquivo de áudio foi criado a partir de uma revisão deste artigo datada de 21 de janeiro de 2008 e não reflete as edições posteriores. ( 2008-01-21 )