本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点
在这一周的《曼哈顿》（“新世界”）剧集中，各处都变得白热化。不仅田纳西州的X10核反应堆正在启动，浪漫的火花也在多条战线上飞舞，在所有错综复杂的人际关系中引发了一场隐喻的连锁反应，人们怀疑最终将达到临界点。
让我们直接进入未来橡树岭国家实验室的进展，上周，竞争对手物理学家海伦·普林斯和查理·艾萨克斯——以夫妻身份卧底——在反对该设施安全协议不足的问题上达成了共识。他们被军事承包商负责人丹尼尔·埃利斯否决了，后者按计划推进了启动临界状态的计划。现在重要的日子到了，尽管查理获得了插入最后一根铀燃料棒以引发自持链式反应的特权，但他放弃了，担心要承担可能发生的潜在灾难的任何责任。
海伦没有这样的顾虑，她很快自愿代替他去做，她认为，“总得有人为此载入史册，为什么不能是个女人呢？”每个人都欢呼起来，而且没有发生灾难性的事件。海伦告诉一丝不苟的查理，他没有幽默感，真的需要拥抱生活的不确定性。“我宁愿选择可预测的，也不要鲁莽，”他反驳道。她提醒他，第一个核反应堆堆——著名的“芝加哥1号堆”，于1942年12月2日启动——恩里科·费米将其放置在足球场看台下，以免随后的反应失控并带走伊利诺伊州的一半。当时没有任何安全规定；传说费米的后备计划是让几个研究生准备好将一桶氯化镉盐溶液倒在堆上，以防发生失控的链式反应，因为这会吸收足够的粒子来抑制它。然而，实验顺利进行。结果不是灾难，“他们改变了世界，并用马提尼酒庆祝。”
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海伦希望这次也能有类似的结果。当埃利斯宣布已达到临界状态时，她建议查理他们回到她的房间喝一杯庆祝。是的，现在是早上9点，而且从技术上讲这是一个禁酒城镇，但这位足智多谋的物理学家为了这个场合，在她的行李中偷偷带了几瓶威士忌。为什么不为新世界的黎明干杯呢？
哦，海伦。你应该知道不要去考验命运。在宣布达到临界状态后，几乎立即响起不祥的嗡嗡警报声。由于某些神秘的原因，反应堆已经关闭。埃利斯让他的手下取出控制棒，并向查理保证，他们一旦整理完所有数据，就会弄清楚是什么触发了关闭。他坚称这只是一个小小的技术故障，没有必要过度反应并引起恐慌而进行疏散。然而，又一个警报响起，表明核心温度以每秒5度的速度急剧上升。埃利斯制定了冷却程序，但查理指出这实际上可能会熔化核心。埃利斯回应说——我释义一下——是啊，是啊，你是个了不起的聪明人，但这是一个工厂，而不是大学讲堂，到目前为止，我们管理反应堆做得很好，不需要你，所以闭嘴，让我们来处理这件事。
幸运的是，海伦发现反应堆内部正在积累一些东西，可能与裂变反应的化学副产物有关。关于这些副产品的现场专家是谁？埃利斯的助手西奥多·辛克莱，他是一位核物理学家，因为种族主义而被降职为端咖啡的。查理和海伦发现苦涩的西奥多正在收拾东西，此前他试图帮助查理和海伦后，甚至被禁止进入反应堆室。“你不能离开，核心温度是1000度！”查理惊呼道，对此，西奥多回应说：“你以为我为什么要离开？”但最终，那个反应堆是他的宝贝，他们说服他提供帮助。
一切都归结于核链式反应的工作原理。平均而言，你希望输出的粒子多于输入的，使反应堆运行在临界点附近。然而，你不希望粒子的捕获率过高。海伦是对的：一切都与副产物有关，例如放射性碘，它会在六小时内衰变成放射性氙（氙-135）。氙-135具有非常高的粒子捕获率，一个用靶恩测量的面积单位，“就像谷仓的侧面一样，”加州大学洛杉矶分校的物理学家大卫·萨尔茨伯格说，他为这一集提供了一些技术咨询。因此，反应堆停滞了；没有足够的粒子被泵出来维持链式反应，即使在前六个小时内，它运行良好。好消息是氙-135最终会衰变——但这需要九个小时。“想象一下你开着汽车，但是当你踩下油门时，需要六个小时汽车才会开始加速，”萨尔茨伯格说。“然后你踩下刹车，需要九个小时才能开始减速。这就是你如何驾驶核反应堆。”
这就是西奥多弄清楚氙-135很可能是罪魁祸首的原因：他知道必须有一种化学副产物具有2.2到10<6>靶恩（大约200万靶恩，相比之下铀大约为500靶恩）的粒子捕获率，而氙-135符合要求。这种罕见的同位素正在毒害反应，捕获粒子的速度“比我们能供应的速度还快”。正如西奥多告诉查理和海伦的那样，“有时反应中最关键的元素几乎是看不见的。有时它们甚至不允许进入建筑物。”在20世纪40年代，华盛顿州的汉福特核设施发生了非常类似的事件。反应堆停止了，
尤金·维格纳 约翰·惠勒 [更正] 最终弄清楚了问题——部分原因是费米在不同的时区，当时正在睡觉。
解决方案是违反直觉的：采纳西奥多的建议，查理告诉埃利斯向反应堆添加更多燃料，因为最初导致温度升高的正是取出燃料棒。根据萨尔茨伯格的说法，这是1986年切尔诺贝利设施发生的事情：操作员没有意识到氙中毒是他们失去电力的原因，因此他们拔出了控制棒。这实际上增加了粒子通量，使核心过热，并最终导致了历史上最严重的核事故之一。（坦率地说，到1986年，任何合格的核操作员都应该知道氙中毒。）这里没有发生这种情况，因为西奥多的解决方案拯救了局面。
当所有这些戏剧在田纳西州上演时，查理的妻子艾比惊讶地得知和她丈夫一起旅行的女人不仅单身，而且很漂亮，还是博士。她向隔壁邻居兼新闺蜜埃洛迪倾诉，埃洛迪向她保证她没什么好担心的：“如果你的丈夫喜欢汉堡胜过菲力牛排，他活该饿肚子。”艾比无意中说出了她听到了埃洛迪和她丈夫的做爱声，当埃洛迪高兴地承认她假装高潮时，她感到震惊：“我只能独自登上那座山顶。”她建议女孩们出去玩一晚，并借给艾比一套衣服，因为她自己的衣服过于老套和保守。
她们最终来到一家破旧的当地酒吧，伪装成基地的一对WAC（美国陆军妇女队）“安妮和黛安”。艾比的一位舞伴给了她一杯90度的烈酒，结果可想而知。他引诱醉醺醺的艾比进入一条后巷，但警惕的埃洛迪介入并将她带回家。她正把艾比哄入睡，艾比仍然抗议说她玩得很开心，一点也不困，并挑逗地要求埃洛迪和她跳舞。埃洛迪俯身吻了她——我们只能说艾比对这种女同性恋艺术的介绍做出了热情的反应。
她的丈夫查理一直在橡树岭的一家咖啡店与海伦交好，海伦偷偷往杯子里掺入威士忌，以帮助他在一天的事件后放松身心。他仍然不确定他们是否会在这一切结束之前把田纳西州烤焦。海伦透露，她实际上是荷兰人：她的母亲被埋葬在荷兰，她的父亲在战争爆发时逃到了伦敦。查理坦白说，他的母亲住在圣路易斯，他的父亲是州监狱的囚犯——这是他甚至从未告诉过他妻子的事情。
一旦开始坦白，坦白就接连不断。我们了解到，海伦在一年前怀上了普林斯顿的一位古典文学教授的孩子，他英勇地向她求婚。如果不是弗兰克·温特为她提供了成为洛斯阿拉莫斯唯一女物理学家的机会，她可能会接受求婚。她的男友拒绝陪她去，“所以我躺在蒂内克的一套复式公寓里的金属片上”，结束了她的妊娠。查理说这一定是一个复杂的选择。她的回应揭示了那个时代任何女物理学家面临的困境：“当战争结束后，你可以在任何你想去的地方获得终身教职。甚至是西奥多。他会没事的。学术界每次都会选择黑人而不是女人。我将为了在波顿克专科学校获得兼职工作而奋斗。但我他妈的不在乎。因为无论世界持续多久，我都可以做我喜欢的事情。”她的梦想只是付出了非常高昂的代价。
他们在她的酒店房间里继续喝酒，关系更加亲密，带着调情的意味——但他们的狂欢被一名士兵打断了，士兵叫他们回到基地。现在反应堆已经稳定下来，他们正准备让它再次达到临界状态。第二天，海伦向西奥多告别，西奥多被允许回到反应堆室，前提是“记住自己的位置”。他为什么要留下来？他承认说：“这是我能最接近你们正在建造的东西的地方，我们都知道你们在建造什么。”他请求她把他的中子反应研究转交给弗兰克·温特。“如果他能找到办法把一个女人带到那里，他就能找到办法把我带到那里——没别的意思。”海伦决定冷静对待，认为“水涨船高”。
温特夫妇叛逆的十几岁女儿卡莉的恋情正在萌芽，莉莎坚持让她参加基地里的某种女童子军组织，还要求她穿上不太好看的制服，这让她感到很害怕。“你看起来像个小妖精，”莉莎开玩笑地说，“但你是我们的小妖精。”当她向弗兰克求助时，弗兰克承认这很糟糕，但向她保证，一旦战争结束，他们就会像什么都没发生过一样回到普林斯顿。他们都需要尽力度过这个阶段。卡莉目前的应对机制是：科尔·邓拉维，他在前几集中就对她着迷了。他们偷偷溜出去，亲吻了一两次，然后躺下凝视星空，她向他讲述了金牛座背后的希腊神话。
与此同时，莉莎很担心，因为女佣帕洛玛——也就是弗兰克的秘密情人——已经两天没来上班了，尽管她一直都很准时。她和弗兰克开车去那个女人的家查看情况。他们得知帕洛玛的兄弟是一名士兵，刚在太平洋战场阵亡。
更糟糕的是，军方不会归还他的遗体——这是战争中的标准程序——因此部落无法按照他们的美洲原住民传统给他举行适当的葬礼。帕洛玛（通过懂一点西班牙语的莉莎）请求弗兰克护送他们进入基地。基地里有一座圣地，部落可以在那里举行“释放仪式”，前提是他们能进入。当然，军方为了曼哈顿计划占领了这片土地，根本不顾部落的宗教传统——部落成员阿尼塞托（大卫·米斯桑德饰）强调了这一点，他引用了罗伯特·弗罗斯特的名言。
在我筑墙之前，我会先问清我到底要圈住或排除什么，
以及我会冒犯到谁。
仪式结束后，出现了尴尬的一幕，悲痛欲绝的帕洛玛拥抱了弗兰克，弗兰克安慰她，莉莎在一旁震惊地看着。帕洛玛也拥抱了她，但莉莎开始怀疑弗兰克和他们女佣的关系不仅仅是他所表现的那样。但没过多久——帕洛玛第二天就辞职了，告诉莉莎她不再喜欢为温特一家工作了。目前还不清楚莉莎到底知道多少，还是仅仅是怀疑；她显然不太想找替代者。
对于艾比来说，这天早上也很尴尬，她一直睡到中午才醒来——孤身一人，除了凌乱的床单，没有埃洛蒂的踪影——而且还宿醉难当。是我感觉错了吗？当保姆发现女主人在中午时分还赤身裸体地躺在床上时，她是不是有点评头论足呢？
查理和海伦当晚回到基地营地，当海伦问他们是否应该回到曾经的敌对状态时，他回避了这个问题。他也拒绝了她稍后一起喝酒的提议。海伦欣然接受了查理的拒绝，她扛起行李箱，昂首挺胸地走进温特的实验室。她拿出西奥多给她的信封，考虑了一下，然后把它扔进了垃圾桶。不！“水涨船高”去哪儿了？我猜海伦已经决定为自己考虑了。
巧合的是，保罗·克罗斯利也在那里，为了给温特留下深刻印象而加班。注意到她从箱子里拿出威士忌，他承认他想喝一杯。她建议他们可以直接跳过喝酒。她想要查理，但如果她不能拥有他——那么，克罗斯利也是个不错的安慰奖。这个女孩有需求。
查理发现艾比在床上，并向她表白了热烈的爱意，但他并不知道她和埃洛蒂的私情。但他需要回到实验室，思考氙-135中毒对阿克利实验室的影响。在回家的路上，他和海伦的车出了故障，因为加油站的服务员在汽油里掺了水。“即使是凯迪拉克，如果燃料不好也跑不动，”海伦观察到——查理意识到阿克利为炸弹设计的瘦子模型是基于费米在芝加哥实验室用回旋加速器生产的钚。反应堆中生产的钚会产生大量的副产品，如碘和氙——相当于汽油里的水。“如果反应堆生产的钚不纯呢？”他想知道。海伦耸耸肩，承认弗兰克·温特已经考虑到了这一点，因为他总是做最坏的打算：“内爆模型可以用原油运行。”
这就是B计划如何成为曼哈顿计划的A计划的关键。瘦子最终没有成功的原因在于，很难将回旋加速器生产少量（微克）钚的方式扩大到核反应堆生产大量（千克）钚的方式。记住，最常见的铀形式是U-238。如果你注入一个额外的中子，它就会变成U-239，这是一个高度不稳定的同位素，它会迅速衰变成镎，然后再次衰变成Pu-239，这是一种极好的用于制造炸弹的易裂变材料。
一旦你获得Pu-239，理想情况下你应该立即将其移除，但这需要几个月的时间才能获得足够制造炸弹的材料。在等待的过程中，大量的额外中子继续在反应堆中飞舞，其中一些被钚吸收。它会变成Pu-240。Pu-240是可裂变的，这对制造炸弹有利，但它会发生自发裂变，这很糟糕。它发生得太快，没有足够的时间来组装瘦子设计中使用的枪式模型的部件。链式反应过早开始。
“这是一个线性和平方的问题，”萨尔茨伯格解释道。Pu-239的中子俘获率与时间呈线性关系；Pu-240的中子俘获率与时间呈指数关系。Pu-239在反应堆中停留的时间越长，就越有可能吸收额外的中子并变成Pu-240，而Pu-240吸收中子的速度呈指数增长。“这就是为什么回旋加速器中制造的少量钚没问题的原因，因为那里根本没有这些二次效应，即两倍的暴露会产生四倍的Pu-240，”萨尔茨伯格解释道。核反应堆中制造的较大量钚必然需要更长时间地暴露在热中子流中，因此会有更多的污染。而且，试图分离Pu-239和Pu-240的成本太高，因为它们在化学性质上非常相似。
物理学家埃米利奥·塞格雷在测量Pu-239和Pu-240的中子俘获率时发现了这一点；他立刻意识到瘦子行不通，因为污染会太高，而且该设计需要纯Pu-239。这样说并不是剧透：尽管该剧的编剧可能会为了他们的叙事目的而调整历史和科学——《曼哈顿计划》不是，也从未打算成为一部纪录片——但他们可能不会完全改写历史。正如萨尔茨伯格所说，这是一个“物理定律仍然适用的世界。而且他们[编剧]使用真实的故事作为灵感。”
对于那些对曼哈顿计划的实际历史感兴趣的人来说，有大量的档案信息可以公开获取，还有无数的书籍，从通俗到技术层面都有。萨尔茨伯格特别推荐三本书：理查德·罗兹的《原子弹的诞生》（该书当之无愧地获得了普利策奖）；莉莲·霍德森的《临界装配》（比罗兹的书更技术化）；以及莱斯利·格罗夫斯将军的回忆录《现在可以说了》，他是整个曼哈顿计划的“大人物”。