루이스 알렉산더 슬로틴(Louis Alexander Slotin, 1910년 12월 1일 ~ 1946년 5월 30일)은 캐나다의 물리학자이자 화학자이다. 그는 제2차 세계 대전 중 미국의 맨해튼 계획(Manhattan Project)에 참여하여 핵무기 개발에 기여했으며, 임계 질량 실험 도중 발생한 방사선 피폭 사고로 사망한 인물로 널리 알려져 있다.
생애 및 학력
슬로틴은 캐나다 매니토바주 위니펙에서 러시아 제국의 포그롬을 피해 이주한 유대인 이민자 가정의 장남으로 태어났다. 16세의 나이에 매니토바 대학교에 입학하여 1932년 물리학 학사, 1933년 석사 학위를 취득했다. 이후 영국으로 건너가 킹스 칼리지 런던(King's College London)에서 1936년 물리화학 박사 학위를 받았다. 박사 학위 논문 제목은 "일부 화학 반응에서 불안정한 분자의 중간 형성에 관한 연구(An Investigation into the Intermediate Formation of Unstable Molecules During some Chemical Reactions)"였다.
맨해튼 계획 참여
1937년 미국 시카고 대학교에서 연구원으로 일하며 사이클로트론 건설에 참여했고, 1939년부터 1940년까지는 얼 에번스(Earl Evans)와 공동 연구를 통해 방사성 탄소(탄소-11, 탄소-14)를 생산하고 식물 세포의 탄소 고정 과정을 입증하는 성과를 냈다. 1942년 맨해튼 계획에 합류하여 시카고 대학교 금속 연구소(Metallurgical Laboratory)에서 엔리코 페르미(Enrico Fermi), 유진 위그너(Eugene Wigner) 등과 함께 연구했으며, 1944년 12월 뉴멕시코주 로스앨러모스 국립연구소(Los Alamos National Laboratory)로 이동하여 로버트 배처(Robert Bacher)의 폭탄 물리학 그룹에서 활동했다.
로스앨러모스에서 슬로틴은 핵분열성 물질의 임계 질량 값을 결정하기 위한 위험한 임계 실험(criticality testing)을 수행했다. 그는 1945년 7월 16일 최초의 원자폭탄 실험인 트리니티(Trinity) 시험에 사용된 '가젯(Gadget)'의 핵심을 조립했으며, 이로 인해 '미국의 수석 무기 제조사(chief armorer of the United States)'라는 별칭을 얻었다.
사고 경위
1946년 5월 21일 오후 3시 20분경, 슬로틴은 후임자 앨빈 C. 그레이브스(Alvin C. Graves)에게 임계 실험 절차를 시연하고 있었다. 실험은 플루토늄 코어 주변에 중성자 반사체인 베릴륨 반구 두 개를 서서히 접근시키는 방식으로 진행되었다. 슬로틴은 왼손 엄지로 위쪽 반구를 잡고 오른손에 든 드라이버로 두 반구 사이의 간격을 유지하고 있었다. 표준 절차는 반구 사이에 쐐기(shim)를 사용하도록 규정되어 있었으나, 슬로틴은 이를 사용하지 않고 자신의 방식대로 실험을 진행했다.
드라이버가 미끄러지면서 위쪽 베릴륨 반구가 아래쪽에 완전히 닿았고, 플루토늄 코어는 즉시 임계 초과(prompt critical) 상태에 도달하여 강력한 중성자 및 감마선을 방출하는 핵 연쇄 반응이 발생했다. 방 안에는 푸른 섬광(체렌코프 현상)이 번쩍였고 열파가 감지되었다. 슬로틴은 즉시 왼손으로 위쪽 반구를 들어 올려 바닥에 던짐으로써 연쇄 반응을 중단시켰으나, 이미 치명적인 양의 방사선에 노출된 상태였다.
사망 및 후폭풍
슬로틴은 약 10 Gy(중성자) + 1.14 Gy(감마선)의 방사선을 흡수한 것으로 추정된다. 이는 치사량을 크게 상회하는 수치였다. 사고 직후 구토를 시작했으며, 이후 급성 방사선 증후군으로 인해 심각한 설사, 손 부종, 홍반, 수포, 장 마비, 괴저 등 전신 기능이 붕괴되는 극심한 고통을 겪었다. 사고 9일 후인 1946년 5월 30일 오전 11시, 부모가 지켜보는 가운데 사망했다. 향년 35세였다.
당시 방 안에 있던 다른 7명의 동료들도 방사선에 노출되었으나 모두 생존했다. 이 중 그레이브스는 만성 신경 질환과 시력 문제를 겪었고, 20년 후 심장마비로 사망했다. 다른 참여자 중 일부도 이후 백혈병 등 방사선 관련 질환으로 사망한 것으로 보고된다.
영향 및 평가
미국 정부는 슬로틴이 신속한 대응으로 7명의 동료를 구했다며 그를 영웅으로 칭송했다. 그러나 이후 슬로틴이 안전 수칙을 위반하고 무모한 방식으로 실험을 진행했다는 사실이 알려지면서 논란이 되었다. 엔리코 페르미는 이전에 슬로틴에게 이런 방식으로 실험을 계속하면 1년 안에 죽을 것이라고 경고한 바 있다. 리처드 파인만(Richard Feynman)은 이러한 실험 방식을 "잠자는 용의 꼬리를 간질이는 행위(tickling the dragon's tail)"라고 비유했다.
이 사고 이후 로스앨러모스 연구소는 모든 수동 임계 조립 작업을 중단하고 원격 제어 시스템을 도입했다. 슬로틴이 사고를 일으킨 플루토늄 코어는 '데몬 코어(Demon core)'라는 별명으로 불리게 되었으며, 이후 해체되어 다른 코어 제작에 재사용되었다.
슬로틴의 사고는 1989년 영화 《팻 맨 앤 리틀 보이(Fat Man and Little Boy)》에서 존 쿠삭(John Cusack)이 연기한 마이클 메리먼(Michael Merriman)이라는 가상 인물을 통해 묘사되었으며, 2001년에는 연극 《루이스 슬로틴 소나타(Louis Slotin Sonata)》로 제작되었다. 1948년부터 1962년까지 로스앨러모스와 시카고 대학교 동료들에 의해 루이스 A. 슬로틴 기념 기금(Louis A. Slotin Memorial Fund)이 운영되어 로버트 오펜하이머, 한스 베테 등 저명한 과학자들의 강연을 후원했다. 2002년에는 소행성 12423 슬로틴(12423 Slotin)이 그의 이름을 따서 명명되었다.
