Luis Slotin
Físico y químico canadiense

Luis Slotin
Foto de la insignia de Slotin en Los Álamos
Nacido
Luis Alejandro Slotin

( 1910-12-01 )1 de diciembre de 1910
Winnipeg , Manitoba, Canadá
Fallecido30 de mayo de 1946 (30 de mayo de 1946)(35 años)
Laboratorio Nacional de Los Álamos , Los Álamos, Nuevo México , EE. UU.
Causa de muerteSíndrome de radiación aguda
Lugar de descansoCementerio Shaarey Zedek
Educación
Ocupación(es)Físico y químico
Conocido porPruebas de criticidad sobre plutonio y ensamblaje de armas nucleares, la unidad de reactividad en dólares

Louis Alexander Slotin ( / ˈsl oʊtɪn / SLOHT - in ; [1] 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 North End de Winnipeg , Manitoba, Slotin obtuvo su licenciatura y maestría en Ciencias en 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, desencadenó accidentalmente una reacción de fisión que liberó una ráfaga de radiación dura . Fue trasladado de urgencia al hospital y murió nueve días después, el 30 de mayo. Slotin se había convertido en la víctima del segundo accidente de criticidad en la historia después de Harry Daghlian , quien había sido fatalmente expuesto a la radiación del mismo " núcleo demoníaco " de plutonio que mató a Slotin.

El gobierno de los Estados Unidos aclamó a Slotin como un héroe 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 era evitable. El accidente y sus consecuencias han sido dramatizados en varios relatos de ficción y no ficción.

Primeros años de vida

Louis Slotin fue el primero de los 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 de 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's , Slotin fue académicamente excepcional. Su hermano menor, Sam, comentó más tarde que su hermano "tenía una intensidad extrema que le permitía estudiar muchas horas". [2]

A los 16 años, Slotin ingresó a la Universidad de Manitoba para obtener un título en ciencias. Durante sus años de estudiante, recibió una Medalla de Oro de la Universidad tanto en física como en química. Slotin recibió una licenciatura en geología de la universidad en 1932 y una maestría 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 , [2] el presidente del departamento de química, que se especializó en el campo de la electroquímica y la fotoquímica aplicadas . [3]

King's College de Londres

Mientras estuvo en el King's College de Londres, Slotin se distinguió como boxeador amateur 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 se había entrenado para volar un caza con la Royal Air Force . [4] El autor Robert Jungk contó en su libro Brighter than a Thousand Suns: A Personal History of the Atomic Scientists , el primer relato publicado del Proyecto Manhattan , que Slotin "se había ofrecido como voluntario para el servicio en la Guerra Civil Española , más por la emoción de la misma que por motivos políticos. A menudo había estado en peligro extremo como artillero antiaéreo". [5] Durante una entrevista años después, Sam declaró que su hermano había ido "de gira a pie por España" y que "no participó en la guerra" como se pensaba anteriormente. [2]

Slotin obtuvo un doctorado en química física en el King's College de Londres en 1936. [4] Ganó un premio por su tesis titulada "Una investigación sobre la formación intermedia de moléculas inestables durante algunas reacciones químicas". Después, pasó seis meses trabajando como investigador especial para los Great Southern Railways de Dublín , probando las baterías recargables de níquel-zinc de Drumm utilizadas en la línea Dublín-Bray . [2]

Carrera

Universidad de Chicago

En 1937, después de que solicitó sin éxito un trabajo en el Consejo Nacional de Investigación de Canadá , [6] 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 los Estados Unidos. [7] El trabajo pagaba mal y el padre de Slotin tuvo que mantenerlo durante dos años. De 1939 a 1940, Slotin colaboró ​​con Earl Evans , el jefe del departamento de bioquímica de la universidad, para producir radiocarbono ( carbono-14 y carbono-11 ) a partir del ciclotrón. [2] Mientras trabajaban juntos, los dos hombres también utilizaron el carbono-11 para demostrar que las células vegetales tenían la capacidad de utilizar el dióxido de carbono para la síntesis de carbohidratos , a través de la fijación del carbono . [8]

Slotin podría haber estado presente en la puesta en marcha del « Chicago Pile-1 » de Enrico Fermi , el primer reactor nuclear , el 2 de diciembre de 1942; los relatos del evento no coinciden en este punto. [notas 1] 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 . [7] Slotin trabajó en la producción de plutonio bajo la dirección del futuro premio Nobel Eugene Wigner en la universidad y más tarde en el Laboratorio Nacional de 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 . [2]

Trabajar en Los Alamos

En Los Álamos, las tareas de Slotin consistían en realizar pruebas de criticidad peligrosas , primero con uranio en los experimentos de Otto Robert Frisch y después con núcleos de plutonio . Las pruebas de criticidad implicaban llevar masas de materiales fisionables a niveles casi críticos para establecer sus valores de masa crítica . [9] 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 de un dragón dormido". [10] [11] El 16 de julio de 1945, Slotin ensambló el núcleo para Trinity , el primer dispositivo atómico detonado, y se hizo conocido como el "armero jefe de los Estados Unidos" por su experiencia en el ensamblaje de armas nucleares. [12] [13] Slotin recibió dos pequeños pines circulares conmemorativos de plomo y plata por su trabajo en el proyecto. [2]

Louis Slotin ( izquierda ) con la bomba Gadget durante la prueba Trinity

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 se apagara el reactor. No llevaba su placa de dosimetría , pero se estimó que su dosis fue de al menos 100 roentgen . [14] Una dosis de 1 Gy (≈100 roentgen) puede causar náuseas y vómitos en el 10% de los casos, pero generalmente se puede sobrevivir. [15]

La muerte de Harry Daghlian

El 21 de agosto de 1945, el asistente de laboratorio Harry Daghlian , uno de los colegas cercanos de Slotin, estaba realizando un experimento de criticidad cuando accidentalmente dejó caer un pesado ladrillo de carburo de tungsteno sobre un núcleo de bomba de aleación de plutonio y galio de 6,2 kilogramos (14 libras) , más tarde apodado núcleo demoníaco , que más tarde también mataría a Slotin. [16] 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. [17] Rápidamente colapsó con envenenamiento agudo por radiación y murió 25 días después en el hospital de la base de Los Álamos. [18]

Regreso planificado 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". [2] Desafortunadamente para Slotin, su participación en Los Álamos todavía era necesaria porque, como dijo, "soy una de las pocas personas que quedan aquí que son experimentados en el montaje de 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 papel en Los Álamos. [2]

Accidente de criticidad

Recreación del incidente de Slotin. El hemisferio interior con el orificio para el pulgar junto a la mano del manifestante es de berilio (reemplazando el tampón de uranio del mismo tamaño en una bomba Fat Man ). Hay una esfera metálica externa más grande de aluminio debajo (reemplazando la esfera propulsora en el diseño de esta bomba). El " núcleo demoníaco " de plutonio estaba dentro de las esferas en el momento del accidente y no es visible, pero sus dimensiones son comparables con las dos pequeñas semiesferas que se muestran descansando cerca.

El 21 de mayo de 1946, ante la mirada de siete colegas, Slotin realizó un experimento que implicaba la creación de uno de los primeros pasos de una reacción de fisión colocando dos semiesferas de berilio (un reflector de neutrones ) alrededor de un núcleo de plutonio de 3,5 pulgadas 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 el " núcleo del demonio " por su papel en los dos accidentes. Slotin agarró el hemisferio superior de berilio de 228,6 mm (9 pulgadas) [17] con su mano izquierda a través de un orificio para el pulgar en la parte superior mientras mantenía la separación de las semiesferas utilizando la hoja de un destornillador con su mano derecha, después de haber quitado las cuñas que se utilizan normalmente. El uso de un destornillador no era una parte normal del protocolo experimental. [2] [13]

A las 3:20 pm, el destornillador se resbaló y el hemisferio superior de berilio cayó, causando una reacción " crítica inmediata " y una explosión de radiación dura . [9] En ese momento, los científicos en la habitación observaron el resplandor 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. Tiró de su mano izquierda hacia arriba, levantando el hemisferio superior de berilio, y lo dejó caer al suelo, poniendo fin a la reacción. Ya había sido expuesto a una dosis letal de radiación de neutrones. [2] En el momento del accidente, las placas de dosimetría estaban en una caja cerrada a unos 100 pies (30 m) de donde ocurrió la reacción. Al darse cuenta de que nadie en la habitación tenía puestas sus placas de película, "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". [17] Esta peculiar reacción no sirvió para determinar las dosis reales que recibieron los hombres en la habitación y puso a Schreiber en "un gran riesgo personal" de exposición adicional. Un informe posterior concluyó que una dosis alta de radiación puede producir vértigo y puede dejar a una persona "sin condiciones para un comportamiento racional". [17] Tan pronto como Slotin salió del edificio vomitó, una reacción común a la exposición a una radiación ionizante extremadamente intensa . Los colegas de Slotin lo llevaron rápidamente al hospital, pero el daño por radiación fue irreversible. [2]

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 el soldado Patrick J. Cleary. [19] [20] [21] [22] [23] Para el 25 de mayo de 1946, cuatro de estos siete hombres habían sido dados de alta del hospital. El médico del ejército de los Estados Unidos responsable del hospital de la base de Los Álamos, el capitán Paul Hageman, dijo que la "condición inmediata de Slotin, Graves, Kline y Young es satisfactoria". [23]

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. [2] Llamó a sus padres y volaron a expensas del ejército desde Winnipeg para estar con él. Llegaron el cuarto día después del incidente y al quinto día su condición comenzó a deteriorarse rápidamente. [24]

Durante los cuatro días siguientes, Slotin sufrió una "secuencia agonizante de traumas inducidos por la radiación", incluyendo diarrea severa , reducción de la producción de orina, hinchazón de manos, 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". Para el séptimo día, estaba experimentando 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 . [24] [25] Slotin murió a las 11 am del 30 de mayo, en presencia de sus padres. [26] Fue enterrado en el cementerio Shaarey Zedek en Winnipeg el 2 de junio de 1946. [2]

Otras lesiones y muertes

Graves, Kline y Young permanecieron hospitalizados después de la muerte de Slotin. [27] Graves, que era el que estaba más cerca de 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 pidieron una compensación por los daños sufridos durante el incidente. Graves pagó su demanda por 3.500 dólares (o unos 54.700 dólares actuales, [28] ajustados por la inflación). [29]

Tres de los observadores finalmente murieron de condiciones que se sabe que son promovidas por la radiación: Graves de un ataque cardíaco veinte años después a la edad de 55 años, [30] Cieslicki de leucemia mieloide aguda diecinueve años después a la edad de 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 una consecuencia del incidente. Louis Hempelman, MD, un consultor del Laboratorio Científico de Los Alamos, creía que no es posible establecer una relación causal entre el incidente y los detalles específicos de la muerte a partir de una muestra tan pequeña. [19] Expresó esta opinión en un informe disponible públicamente que incluía información médica personal que previamente se había negado a revelar a Marion E. Cieslicki durante las etapas finales de su enfermedad.

Eliminación del núcleo

El núcleo en cuestión estaba destinado a ser utilizado en la detonación de Able , durante la serie Crossroads de pruebas de armas nucleares. Se dijo que el experimento de Slotin fue el último realizado antes de la detonación del núcleo y estaba destinado a ser la demostración final de su capacidad para alcanzar un estado crítico. [31] Después del accidente, necesitó tiempo para enfriarse. Por lo tanto, se reprogramó para la tercera prueba de la serie, denominada provisionalmente Charlie , pero esta se canceló debido al nivel inesperado de radiactividad después de la prueba submarina Baker y la incapacidad de descontaminar los buques de guerra objetivo. El núcleo finalmente se fundió y su material se reutilizó en un núcleo posterior. [24]

Dosis de radiación

Un boceto utilizado por los médicos para determinar la cantidad de radiación a la que había estado expuesta cada persona en la habitación durante la excursión.
Un dibujo basado en el boceto anterior.

No se conocen con exactitud las dosis de radiación recibidas en estos dos accidentes. Una gran parte de la dosis se debió a la radiación de neutrones, que no podía medirse con los equipos de dosimetría de la época. El personal no llevaba las placas de identificación disponibles durante el accidente y no se encontraron las placas que se suponía que debían colocarse debajo de las mesas en caso de desastres como estos. Las placas de identificación de desastres colgadas en las paredes proporcionaron algunos datos útiles sobre la radiación gamma. [17]

En 1948 se realizó una estimación "provisional" de las dosis involucradas, basada en docenas de suposiciones, algunas de las cuales ahora se sabe que eran incorrectas. A falta de placas de dosimetría personales, los autores del estudio se basaron en mediciones de activación de sodio en muestras de sangre y orina de las víctimas como su principal fuente de datos. Esta activación habría sido causada por radiación de neutrones, pero convirtieron todas las dosis a dosis equivalentes de radiación gamma o rayos X. Llegaron a la conclusión de 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 proporcionaban una imagen más realista de la exposición que el equivalente gamma. En este modelo, las dosis equivalentes de rayos X eran mucho más altas, pero se concentraban en los tejidos que daban hacia 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. [17] Quinientos roentgen equivalentes hombre (rem) suelen ser una exposición mortal para los humanos. [24]

En la actualidad, la dosimetría se realiza de forma muy diferente. Las dosis equivalentes no se reportan en roentgen; se calculan 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) [14] a 21 sieverts (2100 rem). [32] Con base en citas y razonamientos de apoyo, la estimación más confiable puede ser un memorando de Los Alamos de 1978 que sugería 10  Gy (n) + 1,14 Gy(γ) para Slotin y 2 Gy(n) + 1,1 Gy(γ) para Daghlian. [33] Estas dosis son consistentes con los síntomas que experimentaron. [19]

Legado

Después del accidente, Los Alamos puso fin a todos los trabajos de montaje críticos manuales. Las pruebas de criticidad posteriores de los núcleos fisionables se realizaron con máquinas controladas a distancia, como la serie " Godiva ", con el operador ubicado a una distancia segura para evitar daños en caso de accidentes. [34]

El 14 de junio de 1946, el editor asociado de Los Alamos Times , Thomas P. Ashlock, escribió un poema titulado "Slotin - Un tributo":

¡Que Dios te reciba, gran científico!
Mientras estuviste con nosotros, incluso los extraños conocieron
la amplitud y la elevada estatura de tu mente.
Fue solo en el crisol de la muerte que
vimos por fin tu noble corazón revelado. [2]

La versión oficial que se hizo pública en aquel momento fue que Slotin, al retirar rápidamente el hemisferio superior, fue un héroe por poner fin a la reacción y proteger a otros siete observadores en la habitación: "La rápida reacción del Dr. Slotin, con 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 las inmediaciones". [2] Esta interpretación de los hechos fue respaldada en su momento por Graves, que estaba más cerca de Slotin cuando ocurrió el accidente. [22] Graves, como Slotin, había mostrado previamente una baja preocupación por la seguridad nuclear y más tarde alegó que los riesgos de la lluvia radiactiva eran "inventados en las mentes de simuladores débiles". [22] 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. [2]

El accidente de Slotin se refleja en la película de 1947 El principio o el fin , en la que un científico que ensambla la bomba destinada a Hiroshima muere después de entrar en contacto con material radiactivo. [35] Se contó en la novela de Dexter Masters de 1955 El accidente , un relato ficticio de los últimos días de la vida de un científico nuclear que sufre envenenamiento por radiación . [36] [37] Las representaciones del incidente de criticidad 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 off-Broadway de 2001 dirigida por David P. Moore. [38] [39]

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 dictadas por científicos distinguidos como Robert Oppenheimer , Luis Walter Álvarez y Hans Bethe . El fondo conmemorativo duró hasta 1962. [2] En 2002, un asteroide descubierto en 1995 fue nombrado 12423 Slotin en su honor. [40]

Unidad de reactividad en dólares

Según Weinberg y Wigner, [41] 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 liberados lentamente ya no son necesarios para sostener la reacción en cadena, y entra en el dominio llamado "crítica inmediata". Los reactores nucleares estables operan entre 0 y un dólar; las excursiones y los explosivos nucleares operan por encima de un dólar. La centésima parte de un dólar se llama centavo . [ 42] Cuando se habla de eventos puramente críticos inmediatos, algunos usuarios se refieren a centavos "sobrecríticos" como una unidad relativa. [43]

Notas

  1. ^ Un documento de la Universidad de Chicago de 1962 dice que Slotin "estuvo presente el 2 de diciembre de 1942, cuando el grupo de científicos del 'Met Lab' [Laboratorio Metalúrgico] que trabajaban bajo el mando del fallecido Enrico Fermi logró la primera reacción nuclear en cadena autosostenida del hombre en una pila de grafito y uranio bajo las gradas occidentales del Stagg Field ". El colega de Slotin, Henry W. Newson, recordó que él y Slotin no estuvieron presentes durante la experimentación de los científicos.

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( Ayuda de audio  · Más artículos hablados )
  • Louis P. Slotin – Asociación para la Preservación del Patrimonio del Proyecto Manhattan
  • Louis Slotin, perfil – Sociedad de Investigación GCS
  • La vida secreta de Louis Slotin Archivado el 27 de noviembre de 2021 en Wayback Machine – Sociedad Nuclear Canadiense
  • Louis Slotin en Find a Grave
  • Guía de los registros del Fondo Conmemorativo Louis Slotin de 1946 a 1962 en el Centro de Investigación de Colecciones Especiales de la Universidad de Chicago

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