През лятото на 2013 г. физикът Тимъти Койт е извикан да отиде на паркинг за мистериозна доставка. Вътре в синя торба, натъпкана с хартиени кърпи, намира малко кубче уран.

Кубът е с размер около 5 сантиметра, с „увито около него бяло парче хартия като камък с бележка за откуп“, разказва Тимъти Койт (Timothy Koeth). На хартията има съобщение: „Взет от реактора, който Хитлер се опита да построи. Подарък на Ниннингер". (Gift of Ninninger).

Койт, който е колекционер на ядрени сувенири, е очарован. "Аз веднага разбрах какво е това нещо", си спомня физикът от Университета в Мериленд в Колидж Парк. По време на Втората световна война германските учени са се опитвали да построят ядрен реактор, а техните кубчета уран - повече от 600 - са били конфискувани от съюзническите сили и изпратени в САЩ.

Койт решава, че неговият куб може да е от същите тези кубчета, но иска да потвърди подозрението си. И в края на проучването той и студентката от Университета в Мериленд Мириам Хиберт (Miriam Hiebert) достигат до удивителен извод, който съобщават на 1 май в списание Physics Today: Противно на разпространеното мнение германските учени са можели да създадат ядрен реактор по време на войната, но конкуренцията между различните екипи е спънала работата им.

Първата следа за произхода на куба е неговата повърхност. Осеяна с мехурчета, тя говори за примитивните техники за преработка на урана, използвани по онова време. Друга следа е името "Ниннингер" в бележката. Това се оказа неправилно написаното фамилно име на Робърт Нинингер (Robert Nininger), който е участвал в работата по създаването на американската атомна бомба, известна като проект „Манхатън“. Вдовицата на Нинингер си спомня, че някога съпругът ѝ е притежавал уран и го е дал на приятел. Койт смята, че кубът е преминал през много ръце преди да стигне до него. (Нивата на радиоактивност са достатъчно ниски, така че кубът е безопасен за работа.)

^{Физикът Тимъти Койт (вдясно) и специалистът по материали Мириам Хиберт (вляво) изследват произхода на блок от уран, за който се твърди, че е от "реактора, който Хитлер се е опитал да изгради." Зад тях е стъклария, съдържаща уран, която свети под ултравиолетова светлина. Кредит: John T. Consoli/Univ.of Maryland}

В ядрения реактор атомите се разпадат чрез процеса на ядрено делене. Ако има достатъчно уран на едно място, неутроните, освободени при деленето, могат да предизвикат още деления като поставят началото на верига от реакции, които отделят енергия. Уранът, който се използва в съвременните ядрени реактори, се обогатява, за да съдържа повече от ²³⁵U (изотоп на урана с атомна маса 235) и ²³⁹Pu (изотоп на плутоний с атомна маса 239).

Но експерименталният германски реактор е използвал уран с естествен състав от изотопи.

Така че Койт и Хиберт измерват енергията на гама лъчите - високоенергийни частици от електромагнитните вълни - излъчвани от куба при разпада на атомите. Тези измервания потвърждават, че кубът е естествен, необогатен уран.

Други тестове показват, че кубът никога не е бил в работещ реактор. Ако беше така, изследователите щяха да открият гама лъчи от изотопа цезий-137. Подобно парче материал, взет от първия успешен ядрен реактор в Университета в Чикаго през 1942 г., съдържа такъв изотоп на цезия.

^{През 1940 г. Вернер Хайзенберг и германските му колеги изграждат експериментален ядрен реактор, който включва вериги от уранови кубчета, подобно на тези копия, показани в музея Atomkeller в Хайгерлох, Германия. Въпреки че са произведени стотици кубчета, днес не се знае къде са повечето от тях. Кредит: Felix König , CC BY 3.0}

Горе: Диаграма и снимка, показващи конструкцията на реактора В-VIII. 664 кубчета уран са нанизани във вериги, използвайки самолетен кабел. Разстоянията между кубчетата във всяка верига и самите вериги са прецизно изчислени и в крайната конструкция на реактора целият апарат е бил спуснат в яма, пълна с тежка вода. (Диаграма от W. Heisenberg, Nuclear Physics , Philosophical Library (1953), p. 169, Снимка от LepoRello, CC BY-SA 3.0.) Вдясно: Кубът на Тимъти Койт. Нито една от страните му не е напълно паралелна. Големите кухини вероятно се образуват от мехурчета, получени по време на грубото леене, характерно за ранните методи за обработка на урана. Кредит: Timothy Koeth, University of Maryland	Входът в лабораторията на експеримента B-VIII реактор е бил под замък в ХайгерлКредит: AIP Emilio Segrè Visual Archives, Goudsmit Collectionох, Германия. Мястото вече е музей Atomkeller.

Работата на изследователите доведе и до неочаквано историческо откритие. Съвременните компютърни симулации показват, че уранът в германските 664 уранови куба не е бил достатъчен, за да създадат ядрен реактор. Необходимо е минимално количество от елемента, наречено критична маса, за поддържане на верижните реакции в реактора. За да достигнат до тази маса, германците, работещи под ръководството на физика Вернер Хайзенберг, ще се нуждаят от още няколко стотин куба.

Но когато Койт и Хиберт проучват документи в Националния архив в Колидж Парк, двамата откриват данни за още 400 кубчета от друга немска изследователска група. По това време германските научни екипи са се конкурирали един срещу друг. Ако бяха обединили сили, щеше да има достатъчно уран, за да се направи реактор, установяват Койт и Хиберт. Германските учени обаче все пак са били далеч от създаването на атомна бомба.

^{Широко разпространена е версията, че немските физици са саботирали създаването на атомно оръжие в нациска Германия, но това се оказва легенда. (повече: "Саботирал ли е Хайзенберг създаването на нацистка ядрена бомба") Хайзенберг и Бор през 1934г. Кредит: Fermilab, U.S. Department of Energy}

Койт в крайна сметка планира да даде куба си в музей. Засега той е вграден в специално изработена, преносима витрина, и е перлата в колекцията на Койт от ядрени артефакти. Тя включва графит от първия реактор в Чикагския университет, зеленикаво стъкло от пясък, разтопен при тест на атомна бомба и инфузиран с уран стъклен съд, известен като стъкло вазелин, който свети в зелено под ултравиолетова светлина.

"Аз съм поразен" от куба, казва Койт. Уранът е гориво за ядрената енергетика, която може да помогне на човечеството да се отърве от зависимостта от изкопаеми горива, коментира той. Но елементът може да се използва и в разрушителни оръжия. Ядрената физика “има способността да ни спаси и напълно да ни унищожи. И този малък куб представлява всичко това".

Двамата изследователи все пак искат да издирят останалите кубчета от опита на Хайзенберг. Те знаят местонахождението на 10 други, включително един в Смитсоновия институт във Вашингтон, и друг в Харвардския университет. Другите вероятно са разпръснати из САЩ.

"Те могат да са в нечии мазета по цялата страна", коментира Хиберт. Може би за някои това е просто „този странен куб, който баща ми имаше в кабинета си“, добавя тя.

Източник:

How scientists traced a uranium cube to Nazi Germany’s nuclear reactor program, Science News

Tracking the journey of a uranium cube, Physics Today