Durante la seconda guerra mondiale, La Germania nazista e gli Stati Uniti stavano correndo per sviluppare la tecnologia nucleare. Prima che la Germania potesse avere successo, Le forze alleate hanno interrotto il programma e hanno confiscato alcuni dei cubi di uranio al centro di esso. Il destino finale della maggior parte di quell'uranio è sconosciuto, ma alcuni cubi che si pensa siano associati al programma si trovano negli Stati Uniti e in Europa. Oggi, gli scienziati riportano i primi risultati di nuovi metodi in fase di sviluppo per confermarne la provenienza. Le tecniche potrebbero anche aiutare nelle indagini sul traffico illecito di materiale nucleare.

I ricercatori presenteranno i loro risultati alla riunione autunnale dell'American Chemical Society (ACS).

Un cubo è al Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), ma nessuno è sicuro di come sia arrivato lì, dice Jon Schwantes, dottorato di ricerca, ricercatore principale del progetto. Attraverso collaboratori, compreso Timothy Koeth, dottorato di ricerca, presso l'Università del Maryland, il laboratorio ha anche accesso ad alcuni altri cubi. "Non sappiamo per certo che i cubi provengano dal programma tedesco, quindi prima vogliamo stabilire che, "Schwantes dice. "Quindi vogliamo confrontare i diversi cubi per vedere se possiamo classificarli secondo il particolare gruppo di ricerca che li ha creati".

All'inizio degli anni Quaranta, diversi scienziati tedeschi erano in competizione per sfruttare la fissione nucleare per produrre plutonio dall'uranio per la guerra. Le squadre includevano il gruppo di Werner Heisenberg a Berlino (in seguito si trasferì a Haigerloch per cercare di evitare le truppe alleate) e la squadra di Kurt Diebner a Gottow. I cubi di uranio sono stati prodotti per alimentare i reattori nucleari in questi siti. Misurando circa 2 pollici su ciascun lato, centinaia di cubi erano appesi a cavi immersi in acqua "pesante", in cui il deuterio sostituisce l'idrogeno più leggero. Gli scienziati speravano che il decadimento radioattivo dell'uranio negli assemblaggi avrebbe scatenato una reazione nucleare a catena autosufficiente, ma il progetto fallì.

Le forze statunitensi e britanniche sequestrarono alcuni dei cubi di uranio di Heisenberg a Haigerloch nel 1945, e più di 600 di questi cubi sono stati spediti negli Stati Uniti. Alcuni potrebbero essere stati utilizzati nello sforzo di armi nucleari degli Stati Uniti, che è stato lanciato in parte a causa dei timori che la Germania stesse sviluppando armi nucleari, e alcuni appartengono a collezionisti e siti tra cui PNNL. Il luogo in cui si trovano gli altri, tra cui centinaia di cubi Diebner, sono sconosciuti.

Il PNNL utilizza il suo campione per aiutare a formare le guardie di frontiera internazionali e i ricercatori di medicina legale nucleare per rilevare materiale nucleare. È etichettato come un cubo di Heisenberg, ma il supporto per questa affermazione è aneddotico, dice Brittany Robertson, che presenterà il lavoro all'ACS Autunno 2021. "Non avevamo misurazioni effettive per sostenere tale affermazione, "dice Robertson, uno studente di dottorato che lavora presso il laboratorio. Per dimostrare l'origine del cubo, iniziò a modificare alcune tecniche analitiche da combinare con i metodi forensi consolidati di Schwantes. Robertson si è rivolto alla radiocronometria, la versione del campo nucleare di una tecnica che i geologi usano per determinare l'età dei campioni in base al contenuto di isotopi radioattivi.

Quando i cubi furono lanciati per la prima volta, contenevano uranio metallico abbastanza puro. Con il passare del tempo, il decadimento radioattivo ha trasformato parte dell'uranio in torio e protattinio. Robertson sta adattando una procedura di radiocronometria per separare e quantificare meglio questi elementi nel cubo di PNNL. Le loro concentrazioni relative mostreranno quanto tempo fa è stato creato il cubo. Sta anche perfezionando questo metodo per analizzare le impurità degli elementi delle terre rare nell'oggetto. Potrebbero rivelare dove è stato estratto l'uranio originale, che potrebbe indicare se è stato prodotto per il gruppo Heisenberg o Diebner.

Nel frattempo, Robertson e Schwantes stanno collaborando con Carlos Fraga di PNNL, dottorato di ricerca, per testare i rivestimenti dei cubi, che i tedeschi applicavano per limitare l'ossidazione. Il team del PNNL ha recentemente scoperto che il cubo dell'Università del Maryland è rivestito di stirene, una scoperta inaspettata poiché il gruppo di Heisenberg ha utilizzato un rivestimento a base di cianuro. Però, il team ha ora appreso che alcuni dei cubi del gruppo di Diebner, che utilizzava un rivestimento a base di stirene, furono mandati a Heisenberg, che stava cercando di accumulare più carburante per il suo reattore. "Siamo curiosi di sapere se questo particolare cubo fosse uno di quelli associati a entrambi i programmi di ricerca, " dice Schwantes. "Inoltre, questa è un'opportunità per noi di testare la nostra scienza prima di applicarla in una vera indagine forense nucleare".

Mentre gli scienziati sono incuriositi dall'idea di lavorare con il materiale dagli albori dell'era nucleare, questi oggetti sono innegabilmente legati a un periodo orribile della storia. "Sono contento che il programma nazista non fosse così avanzato come volevano che fosse entro la fine della guerra, "Robertson dice, "perché altrimenti il mondo sarebbe un posto molto diverso."