Durante la Segunda Guerra Mundial, La Alemania nazi y los Estados Unidos se apresuraban a desarrollar tecnología nuclear. Antes de que Alemania pudiera tener éxito, Las fuerzas aliadas interrumpieron el programa y confiscaron algunos de los cubos de uranio en su núcleo. Se desconoce el destino final de la mayor parte de ese uranio, pero algunos cubos que se cree que están asociados con el programa se encuentran en EE. UU. y Europa. Hoy dia, los científicos informan de los resultados iniciales de los nuevos métodos que se están desarrollando para confirmar su procedencia. Las técnicas también podrían ayudar en las investigaciones sobre el tráfico ilícito de material nuclear.

Los investigadores presentarán sus resultados en la reunión de otoño de la American Chemical Society (ACS).

Un cubo está en el Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico (PNNL), pero nadie está seguro de cómo llegó allí, dice Jon Schwantes, Doctor., investigador principal del proyecto. A través de colaboradores, incluido Timothy Koeth, Doctor., en la Universidad de Maryland, el laboratorio también tiene acceso a algunos otros cubos. "No sabemos con certeza que los cubos son del programa alemán, así que primero queremos establecer eso, ", Dice Schwantes." Entonces queremos comparar los diferentes cubos para ver si podemos clasificarlos de acuerdo con el grupo de investigación particular que los creó ".

A principios de la década de 1940, varios científicos alemanes competían por explotar la fisión nuclear para producir plutonio a partir de uranio para la guerra. Los equipos incluían al grupo de Werner Heisenberg en Berlín (más tarde se trasladó a Haigerloch para tratar de evitar a las tropas aliadas) y el equipo de Kurt Diebner en Gottow. Se produjeron cubos de uranio para alimentar reactores nucleares en estos sitios. Mide aproximadamente 2 pulgadas en cada lado, cientos de cubos se colgaron de cables sumergidos en agua "pesada", en el que el deuterio reemplaza al hidrógeno más ligero. Los científicos esperaban que la desintegración radiactiva del uranio en los conjuntos desencadenara una reacción en cadena nuclear autosostenida, pero el diseño falló.

Las fuerzas estadounidenses y británicas se apoderaron de algunos de los cubos de uranio de Heisenberg en Haigerloch en 1945, y más de 600 de estos cubos se enviaron a los EE. UU. Algunos pueden haber sido utilizados en el esfuerzo de armas nucleares de EE. UU., que se lanzó en parte debido a los temores de que Alemania estuviera desarrollando armas nucleares, y algunos pertenecen a recolectores y sitios, incluido PNNL. El paradero de los demás, incluidos cientos de cubos Diebner, son desconocidos.

PNNL utiliza su muestra para ayudar a capacitar a los guardias fronterizos internacionales y a los investigadores forenses nucleares para que detecten material nuclear. Está etiquetado como un cubo de Heisenberg, pero el apoyo a esa afirmación es anecdótico, dice Brittany Robertson, quien presenta el trabajo en ACS Fall 2021. "No teníamos ninguna medida real para respaldar esa afirmación, "dice Robertson, un estudiante de doctorado que trabaja en el laboratorio. Para probar los orígenes del cubo, comenzó a modificar algunas técnicas analíticas para combinarlas con los métodos forenses establecidos por Schwantes. Robertson se volvió hacia la radiocronometría, la versión del campo nuclear de una técnica que utilizan los geólogos para determinar la edad de las muestras basándose en el contenido de isótopos radiactivos.

Cuando los cubos se echaron por primera vez, contenían uranio metálico bastante puro. Con el paso del tiempo, la desintegración radiactiva transformó parte del uranio en torio y protactinio. Robertson está adaptando un procedimiento de radiocronometría para separar y cuantificar mejor estos elementos en el cubo de PNNL. Sus concentraciones relativas mostrarán cuánto tiempo hace que se hizo el cubo. También está perfeccionando este método para analizar las impurezas de elementos de tierras raras en el objeto. Podrían revelar dónde se extrajo el uranio original, lo que podría indicar si fue producido para el grupo Heisenberg o Diebner.

Mientras tanto, Robertson y Schwantes están colaborando con Carlos Fraga de PNNL, Doctor., para probar los revestimientos de los cubos, que los alemanes aplicaron para limitar la oxidación. El equipo de PNNL descubrió recientemente que el cubo de la Universidad de Maryland está recubierto de estireno, un hallazgo inesperado ya que el grupo de Heisenberg utilizó un recubrimiento a base de cianuro. Sin embargo, el equipo ahora ha aprendido que algunos de los cubos del grupo de Diebner, que utilizó un revestimiento a base de estireno, fueron enviados a Heisenberg, que estaba tratando de acumular más combustible para su reactor. "Tenemos curiosidad por saber si este cubo en particular fue uno de los asociados con ambos programas de investigación, "Schwantes dice". Además, esta es una oportunidad para nosotros de probar nuestra ciencia antes de aplicarla en una investigación forense nuclear real ".

Si bien los científicos están intrigados por trabajar con material de los albores de la era nuclear, estos objetos están indudablemente vinculados a una época horrible de la historia. "Me alegro de que el programa nazi no estuviera tan avanzado como querían que fuera al final de la guerra, "Robertson dice, "porque de otra manera, el mundo sería un lugar muy diferente ".