Pendant la Seconde Guerre mondiale, L'Allemagne nazie et les États-Unis se précipitaient pour développer la technologie nucléaire. Avant que l'Allemagne puisse réussir, Les forces alliées ont perturbé le programme et ont confisqué certains des cubes d'uranium au cœur de celui-ci. Le sort ultime de la plupart de cet uranium est inconnu, mais quelques cubes que l'on pense être associés au programme se trouvent aux États-Unis et en Europe. Aujourd'hui, les scientifiques rapportent les premiers résultats de nouvelles méthodes en cours de développement pour confirmer leur provenance. Ces techniques pourraient également aider aux enquêtes sur le trafic illicite de matières nucléaires.

Les chercheurs présenteront leurs résultats lors de la réunion d'automne de l'American Chemical Society (ACS).

Un cube est au Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), mais personne ne sait comment il est arrivé là, dit Jon Schwantes, Doctorat., le chercheur principal du projet. Par l'intermédiaire de collaborateurs, dont Timothy Koeth, Doctorat., à l'Université du Maryland, le laboratoire a également accès à quelques autres cubes. "Nous ne savons pas avec certitude que les cubes sont du programme allemand, donc nous voulons d'abord établir que, " dit Schwantes. " Ensuite, nous voulons comparer les différents cubes pour voir si nous pouvons les classer en fonction du groupe de recherche particulier qui les a créés. "

Au début des années 40, plusieurs scientifiques allemands étaient en compétition pour exploiter la fission nucléaire afin de produire du plutonium à partir de l'uranium pour la guerre. Les équipes comprenaient le groupe de Werner Heisenberg à Berlin (plus tard déplacé à Haigerloch pour essayer d'éviter les troupes alliées) et l'équipe de Kurt Diebner à Gottow. Des cubes d'uranium ont été produits pour alimenter les réacteurs nucléaires de ces sites. Mesurant environ 2 pouces de chaque côté, des centaines de cubes étaient suspendus à des câbles immergés dans de l'eau "lourde", dans lequel le deutérium remplace l'hydrogène plus léger. Les scientifiques espéraient que la désintégration radioactive de l'uranium dans les assemblages déclencherait une réaction nucléaire en chaîne autonome, mais la conception a échoué.

Les forces américaines et britanniques ont saisi certains des cubes d'uranium Heisenberg à Haigerloch en 1945, et plus de 600 de ces cubes ont été expédiés aux États-Unis. Certains ont peut-être été utilisés dans l'effort américain d'armement nucléaire - qui a été lancé en partie par crainte que l'Allemagne ne développe des armes nucléaires - et quelques-uns appartiennent à des collectionneurs et à des sites comme le PNNL. Le sort des autres, dont des centaines de cubes Diebner, sont inconnus.

Le PNNL utilise son échantillon pour aider à former les gardes-frontières internationaux et les chercheurs en criminalistique nucléaire à détecter les matières nucléaires. Il est étiqueté comme un cube Heisenberg, mais le support de cette affirmation est anecdotique, dit Brittany Robertson, qui présente le travail à l'ACS Automne 2021. "Nous n'avions aucune mesure réelle pour étayer cette affirmation, " dit Robertson, un doctorant qui travaille au laboratoire. Pour prouver les origines du cube, elle a commencé à modifier certaines techniques analytiques pour les combiner avec les méthodes médico-légales établies de Schwantes. Robertson s'est tourné vers la radiochronométrie, la version du domaine nucléaire d'une technique que les géologues utilisent pour déterminer l'âge des échantillons en fonction de la teneur en isotopes radioactifs.

Lorsque les cubes ont été coulés pour la première fois, ils contenaient de l'uranium métal assez pur. Comme le temps passait, la désintégration radioactive a transformé une partie de l'uranium en thorium et protactinium. Robertson adapte une procédure de radiochronométrie pour mieux séparer et quantifier ces éléments dans le cube de PNNL. Leurs concentrations relatives montreront depuis combien de temps le cube a été fabriqué. Elle affine également cette méthode pour analyser les impuretés des terres rares dans l'objet. Ils pourraient révéler où l'uranium d'origine a été extrait, ce qui pourrait indiquer s'il a été produit pour le groupe Heisenberg ou Diebner.

Pendant ce temps, Robertson et Schwantes collaborent avec Carlos Fraga du PNNL, Doctorat., tester les revêtements des cubes, que les Allemands appliquaient pour limiter l'oxydation. L'équipe du PNNL a récemment découvert que le cube de l'Université du Maryland est recouvert de styrène, une découverte inattendue puisque le groupe de Heisenberg a utilisé un revêtement à base de cyanure. Cependant, l'équipe a maintenant appris que certains des cubes du groupe de Diebner, qui utilisait un revêtement à base de styrène, ont été envoyés à Heisenberg, qui essayait d'amasser plus de combustible pour son réacteur. "Nous sommes curieux de savoir si ce cube particulier était l'un de ceux associés aux deux programmes de recherche, " Schwantes dit. " Aussi, c'est une opportunité pour nous de tester notre science avant de l'appliquer dans une véritable enquête médico-légale."

Alors que les scientifiques sont intrigués à l'idée de travailler avec des matériaux de l'aube de l'ère nucléaire, ces objets sont indéniablement liés à une période horrible de l'histoire. "Je suis content que le programme nazi n'ait pas été aussi avancé qu'ils le voulaient à la fin de la guerre, " Robertson dit, "parce que sinon, le monde serait un endroit très différent."