Già nel 2013, Timothy Koeth, un professore di ricerca associato presso l'Università del Maryland, ricevuto un regalo di compleanno piuttosto straordinario:una piccola borsa da pranzo di stoffa contenente un piccolo oggetto avvolto in salviette di carta marrone. Mentre Koeth toglieva gli strati, i suoi occhi si spalancarono per lo stupore. Ha chiesto subito, "Dove lo hai preso?"

All'interno ha trovato un cubo di metallo pesante e un messaggio accartocciato, una nota provocatoria avvolta attorno a un sasso che si è schiantato dalla finestra della storia. Legge, "Preso dalla Germania, dal reattore nucleare che Hitler ha cercato di costruire. Dono di Ninninger."

L'amico di Koeth sorrise, raccolse il blocco di 5 libbre di metallo di uranio e glielo porse. Seppur di modeste dimensioni, il cubo era pesante, densa e intrisa di storia perduta. Koeth ha accettato il cubo e la sua nota come un invito all'avventura di una vita.

Nel numero di maggio 2019 di La fisica oggi , Koeth e Miriam Hiebert, un dottorando che lavora con lui su questo progetto presso la A. James Clark School of Engineering di UMD, descrivono ciò che hanno scoperto durante l'esplorazione della ricerca tedesca e del fallimento nella costruzione di un reattore nucleare funzionante durante la seconda guerra mondiale.

L'uranio è debolmente radioattivo, e questo particolare cubo misura circa 2 pollici su ciascun lato. "È sorprendentemente pesante, data la sua grandezza, ed è sempre molto divertente guardare la reazione delle persone quando lo prendono per la prima volta, " disse Hiberto.

Un lampadario di elementi nucleari

Questo cubo rappresenta uno dei 664 componenti di metallo uranio che sono stati messi insieme in una forma che ricorda un lampadario per comprendere il nucleo di un esperimento di reattore nucleare che un team di scienziati tedeschi ha tentato di costruire verso la fine della seconda guerra mondiale, incluso Werner Heisenberg, un fisico teorico e uno dei principali visionari della meccanica quantistica. Il lampadario è stato immerso in acqua pesante per regolare il tasso di fissione.

Il laboratorio sperimentale dei tedeschi era piccolo e si trovava sottoterra nella città di Haigerloch:ora è l'Atomkeller Museum, che il pubblico può visitare. "Questo esperimento è stato il loro ultimo e più vicino tentativo di creare un reattore nucleare autosufficiente, ma non c'era abbastanza uranio presente nel nucleo per raggiungere questo obiettivo, " disse Koeth.

Una delle cose più sorprendenti che Koeth e Hiebert hanno scoperto finora è che mentre i 664 cubi di uranio a Haigerloch non erano sufficienti per costruire un reattore autosufficiente, altri 400 cubi si trovavano in Germania all'epoca.

"Se i tedeschi avessero messo in comune le loro risorse, piuttosto che tenerli divisi tra separati, esperimenti rivali, potrebbero essere stati in grado di costruire un reattore nucleare funzionante, " ha detto Hiebert. "Questo mette in luce forse la più grande differenza tra i programmi di ricerca nucleare tedeschi e americani. Il programma tedesco era diviso e competitivo; invece, sotto la guida del generale Leslie Groves, l'American Manhattan Project era centralizzato e collaborativo."

Quanto si sono avvicinati i tedeschi?

Quanto si sono avvicinati i tedeschi a un reattore nucleare funzionante? È difficile rispondere, ma "è stato calcolato che l'esperimento del reattore di Haigerloch avrebbe avuto bisogno di circa il 50% in più di uranio per funzionare, " disse Koeth. "Anche se i 400 cubi aggiuntivi fossero stati portati a Haigerloch per essere usati nell'ambito dell'esperimento del reattore, gli scienziati tedeschi avrebbero avuto ancora bisogno di più acqua pesante per far funzionare il reattore. Nonostante sia il luogo di nascita della fisica nucleare e abbia quasi due anni di vantaggio sugli sforzi americani, non c'era nessuna minaccia imminente di una Germania nucleare entro la fine della guerra."

Un altro aspetto importante del lavoro di Koeth e Hiebert è il tentativo di rintracciare i cubi recuperati da Haigerloch che finirono per essere spediti negli Stati Uniti. "I cubi furono distribuiti a varie persone in tutto il paese, " ha spiegato Hiebert. "Non sappiamo quanti sono stati distribuiti o cosa è successo al resto, ma probabilmente ci sono più cubi nascosti negli scantinati e negli uffici in tutto il paese, e vorremmo trovarli!"

Molte domande rimangono senza risposta, e i principali tra questi sono:quanti di questi cubi esistono ancora, e cosa è successo a loro?

"Speriamo di parlare con quante più persone possibili che hanno avuto contatti con questi cubi, " ha detto Hiebert. "Per quanto abbiamo imparato a conoscere il nostro cubo e altri simili, non abbiamo ancora una risposta su come sia finito esattamente nel Maryland 70 anni dopo essere stato catturato dalle forze alleate nel sud della Germania".

Koeth e Hiebert stanno anche cercando di saperne di più sul destino degli altri 400 cubi finiti sul mercato nero in Europa dopo la guerra.

Molte domande rimangono senza risposta, e i principali tra questi sono:quanti di questi cubi esistono ancora, e cosa è successo a loro? La fisica oggi aiutato a rintracciarne alcuni; leggi di più su https://physicstoday.scitation.org/do/10.1063/PT.6.4.20190501a/full/.

L'articolo, "Seguire il viaggio di un cubo di uranio, " di Timothy Koeth e Miriam Hiebert, appare nel numero di maggio 2019 di La fisica oggi .