Tillbaka 2013, Timothy Koeth, en forskarprofessor vid University of Maryland, fick en ganska ovanlig födelsedagspresent:en liten tyglunchpåse med ett litet föremål inslaget i bruna pappershanddukar. När Koeth skalade tillbaka lagren, hans ögon blev vida av förvåning. Han frågade genast, "Var fick du det?"

Inuti hittade han en tungmetallkub och ett skrynkligt meddelande, en provocerande lapp lindad runt en sten som kraschade genom historiens fönster. Det stod, "Hämtat från Tyskland, från kärnreaktorn Hitler försökte bygga. Ninningers gåva. "

Koeths vän flinade, plockade upp 5 kilos uranmetall och gav det till honom. Även om den är blygsam i storlek, kuben var tung, tät och genomsyrad av förlorad historia. Koeth accepterade kuben och dess lapp som en inbjudan till ett livs äventyr.

I maj 2019 -numret av Fysik idag , Koeth och Miriam Hiebert, en doktorand som arbetar tillsammans med honom på detta projekt vid UMD:s A. James Clark School of Engineering, beskriva vad de har upptäckt när de undersökte den tyska jakten och misslyckandet med att bygga en fungerande kärnreaktor under andra världskriget.

Uran är svagt radioaktivt, och just denna kub mäter cirka 2 tum på varje sida. "Det är förvånansvärt tungt, med tanke på dess storlek, och det är alltid väldigt roligt att se människors reaktion när de tar upp det för första gången, "sade Hiebert.

En ljuskrona av kärnämneselement

Den här kuben representerar en av 664 uranmetallkomponenter som dragits ihop i en form som påminner om en ljuskrona för att utgöra kärnan i ett kärnreaktorförsök som ett team av tyska forskare försökte bygga mot slutet av andra världskriget, inklusive Werner Heisenberg - en teoretisk fysiker och en av kvantmekanikens främsta visionärer. Ljuskronan var nedsänkt i tungt vatten för att reglera klyvningshastigheten.

Tyskarnas experimentlabb var litet och beläget under jorden i staden Haigerloch - det är nu Atomkeller Museum, som allmänheten kan besöka. "Detta experiment var deras sista och närmaste försök att skapa en självbärande kärnreaktor, men det fanns inte tillräckligt med uran i kärnan för att uppnå detta mål, sa Koeth.

En av de mest överraskande sakerna Koeth och Hiebert hittills har upptäckt är att medan 664 uranbitar i Haigerloch inte var tillräckligt för att bygga en självbärande reaktor, ytterligare 400 kuber fanns vid den tiden i Tyskland.

"Om tyskarna hade samlat sina resurser, snarare än att hålla dem uppdelade mellan separata, rivaliserande experiment, de kan ha kunnat bygga en fungerande kärnreaktor, "sa Hiebert." Detta belyser kanske den största skillnaden mellan de tyska och amerikanska kärnkraftsforskningsprogrammen. Det tyska programmet var splittrat och konkurrenskraftigt; medan, under ledning av general Leslie Groves, American Manhattan Project var centraliserat och samarbetsvilligt. "

Hur nära kom tyskarna?

Hur nära kom tyskarna till en fungerande kärnreaktor? Detta är svårt att svara på, men "det har beräknats att reaktorförsöket i Haigerloch skulle ha behövt cirka 50% mer uran för att köra, "sa Koeth." Även om de ytterligare 400 kuberna hade förts till Haigerloch för att användas inom det reaktorförsöket, de tyska forskarna skulle fortfarande ha behövt mer tungt vatten för att få reaktorn att fungera. Trots att det är kärnfysikens födelseplats och har nästan två års början på amerikanska insatser, det fanns inget överhängande hot om ett kärnvapen-Tyskland vid slutet av kriget."

En annan viktig aspekt av Koeth och Hieberts arbete är ett försök att spåra kuberna som återhämtats från Haigerloch som slutligen skickades till USA. "Kuber delades ut till olika individer runt om i landet, "Hiebert förklarade." Vi vet inte hur många som delades ut eller vad som hände med resten, men det är troligtvis fler kuber som gömmer sig i källare och kontor runt om i landet, och vi vill hitta dem! "

Många frågor är fortfarande obesvarade, och de främsta bland dem är:Hur många av dessa kuber finns fortfarande, och vad har hänt dem?

"Vi hoppas kunna tala med så många människor som möjligt som har haft kontakt med dessa kuber, "sa Hiebert." Så mycket som vi har lärt oss om vår kub och andra som gillar den, vi har fortfarande inget svar om hur det exakt hamnade i Maryland 70 år efter att de fångats av de allierade styrkorna i södra Tyskland. "

Koeth och Hiebert försöker också lära sig mer om ödet för de andra 400 kuberna som hamnade på den svarta marknaden i Europa efter kriget.

Många frågor är fortfarande obesvarade, och främsta bland dem är:Hur många av dessa kuber finns fortfarande, och vad har hänt med dem? Fysik idag hjälpte till att spåra upp några; läs mer på https://physicstoday.scitation.org/do/10.1063/PT.6.4.20190501a/full/.

Artikeln, "Spåra resan med en urankub, "av Timothy Koeth och Miriam Hiebert, visas i maj 2019 -numret av Fysik idag .