W trakcie II wojny światowej trwał wyścig zbrojny między Niemcami i Amerykanami na opracowanie i udoskonalenie broni jądrowej. Zanim nazistom udało się odnieść sukces, alianci przerwali program i skonfiskowali część kostek uranu. Los większości z nich jest nieznany, chociaż kilka znajduje się w posiadaniu Amerykanów i Europejczyków.
Naukowcom wreszcie udało się potwierdzić ich pochodzenie. Ciekawe jest to, że nowo opracowane techniki mogą być użyteczne także w przyszłości w ściganiu nielegalnego handlu materiałami jądrowymi.
Kostki Heisenberga i Diebnera
Jedna z kostek znajduje się w Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), chociaż nikt nie jest pewien, jak się tam znalazła. Zespół dr Jona Schwantesa z Uniwersytetu w Maryland ma dostęp do kilku innych kostek.
Nie wiemy na pewno, że kostki pochodzą z niemieckiego programu, więc najpierw chcemy to ustalić. Następnie chcemy porównać różne kostki, aby zobaczyć, czy możemy je sklasyfikować zgodnie z konkretną grupą badawczą, która je stworzyła.dr Jon Schwantes
Na początku lat 40. ubiegłego wieku kilku niemieckich naukowców rywalizowało o wykorzystanie rozszczepienia jądra atomowego do produkcji plutonu z uranu na potrzeby wojny. Jeden z tych zespołów był kierowany przez Wernera Heisenberga w Berlinie, a drugi przez Kurta Diebnera w Gottow.
Mające wymiary 5 x 5 x 5 cm kostki były zawieszone w ciężkiej wodzie, w której wodór jest zastąpiony przez deuter (izotop wodoru). Plan był taki, aby radioaktywny rozpad uranu wyzwolił podtrzymującą się reakcję łańcuchową, ale na szczęście nie powiódł się.
Amerykańscy i brytyjscy żołnierze przejęli część kostek uranowych Heisengerga w Haigerloch w 1945 r., a ponad 600 z nich przewieziono do USA. Niektóre były wykorzystane w amerykańskich programach rozwoju broni jądrowej, a inne trafiły do kolekcjonerów i organizacji (m.in. PNNL). Niestety, miejsce pobytu reszty pozostałych materiałów, w tym setek kostek Diebnera, jest nieznane.
Lepsze wykrywanie zagrożeń jądrowych
Próbka znajdująca się w PNNL służy do szkolenie straży granicznej i ekspertów zajmujących się kryminalistyką w zakresie wykrywania materiałów jądrowych. Jest ona traktowana jako kostka Heisenberga, choć tego nie potwierdzono. Aby udowodnić pochodzenie kostki, zespół Brittany Robertson zaczął modyfikować niektóre techniki analityczne, aby połączyć je z uznanymi metodami kryminalistycznymi Schwantesa. Uczeni zwrócili się w stronę radiochronometrii – jądrowej wersji techniki, którą geolodzy wykorzystują do określania wieku próbek na podstawie zawartości izotopów promieniotwórczych.
W momencie wyprodukowania kostek, zawierały one czysty uran, ale w miarę upływu czasu rozpad radioaktywny przekształcił go w tor i protaktyn. Brittany Robertson dostosowała procedurę radiochronometrii, aby lepiej rozdzielić i określić ilość tych pierwiastków w kostce PNNL. Ich względne stężenia pokażą, kiedy kostka ta została wyprodukowana. Możliwe jest także namierzenie, gdzie wydobyto pierwotny uran, co by sugerowało, czy PNNL ma kostki Heisenberga czy Diebnera.
Mimo iż badania odnalezionych kostek uranu mogą zostać wykorzystane w przyszłości do lepszej detekcji zagrożeń jądrowych, są one związane z jednym z najbardziej przerażających okresów w historii. Dobrze podsumowała to Brittany Robertson:
Cieszę się, że nazistowski program nie był tak zaawansowany, jak chcieli tego Niemcy. W przeciwnym razie świat byłby zupełnie innym miejscem.