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科学家正调查纳粹德国二战中失败的核计划中的铀立方体的来源
2021-08-24
在第二次世界大战期间，纳粹德国和美国正在竞相开发核技术。 在德国成功之前，盟军
破坏了该计划，并没收了作为其核心的一些立方体铀。 大多数铀的最终命运是未知的，
但有几个被认为与该计划有关的立方体在美国和欧洲。 今天，科学家们报告了正在开发
的新方法的初步结果，以确认其来源。 这些技术也可能有助于调查核材料的非法贩运。
该专案的主要研究者Jon Schwantes博士说，一个立方体在太平洋西北国家实验室（PNNL
），但没有人确定它是如何到达那里的。 通过合作者，包括马里兰大学的Timothy Koeth
博士，该实验室还能接触到其他一些立方体。 “Schwantes说：”我们不知道这些立方体
是否来自纳粹德国的核武专案，所以我们首先想确定这一点。 “然后我们想比较不同的
立方体，看看我们是否可以根据创造它们的特定研究小组对它们进行分类。”
在20世纪40年代初，几位德国科学家正在竞争利用核裂变，从铀中生产钚用于战争。 这
些团队包括维尔纳·海森堡（Werner Heisenberg）在柏林的小组（后来搬到海格洛赫，
试图避开盟军）和库尔特·迪布纳在戈托夫的小组。 铀立方体的生产是为了给这些地点
的核反应炉提供燃料。 每个边长约2英寸，数百个立方体被挂在浸没在重水中的线缆上，
其中氘取代了较轻的氢。 科学家们希望元件中的铀的放射性衰变会释放出一个自我维持
的核连锁反应–但该设计失败了。
美国和英国军队于1945年在Haigerloch缴获了一些海森堡铀方块，其中600多个方块被运
到了美国。 一些方块可能被用于美国的核武器–部分原因是担心德国正在开发核武器–
还有一些方块属于收藏家和包括PNNL在内的研究机构。 但其他包括数百个Diebner立方体
则下落不明。
PNNL利用其样本帮助培训国际边防人员和核鉴识研究人员检测核材料。 Robertson说，它
被标记为海森堡立方体，但对这一说法的支持仅仅是传闻，他正在ACS 2021年秋季会议上
展示这项工作。 在实验室工作的博士生Robertson说：“我们没有任何实际的测量来支援
这一说法。 为了证明这个立方体的来源，她开始修改一些分析技术，以便与Schwantes的
既定法证方法相结合。 Robertson求助于放射时间测定法，这是地质学家用来根据放射性
同位素含量确定样品年龄的核领域技术的一种常规做法。 “
当这些立方体第一次被铸造时，它们含有相当纯净的金属铀。 随着时间的推移，放射性
衰变将一些铀转化为钍和原镤。 Robertson正在调整一个放射性时间测量程式，以更好地
分离和量化PNNL立方体中的这些元素。 它们的相对浓度将显示出该立方体是在多长时间
以前制造的。 她还在改进这种方法，以分析物体中的稀土元素杂质。 它们可以揭示出原
始铀的开采地点，这可能表明它是为海森堡或迪布纳集团生产的。
同时，Robertson和Schwantes正在与PNNL的Carlos Fraga博士合作，测试这些立方体的涂
层，德国人应用这些涂层来限制氧化。 PNNL团队最近发现马里兰大学的立方体的涂层是
苯乙烯–这是一个意外的发现，因为海森堡的研究小组使用的是基于氰化物的涂层。 然
而，该团队现在了解到，Diebner小组的一些立方体使用了基于苯乙烯的涂层，并被送到
了海森堡那里，后者正试图为他的反应堆积累更多的燃料。 “我们很好奇这个特殊的立
方体是否是与这两个研究项目有关的立方体之一，”Schwantes说。 “此外，这也是我们
在将科学应用于实际的核鉴证调查之前测试我们的科学的一个机会。”
虽然科学家们对处理核时代初期的材料很感兴趣，但不可否认的是，这些物品与历史上的
一个恐怖时期有关。 “我很高兴纳粹计划在战争结束时并没有像他们希望的那样先进，
”罗伯逊说，”因为否则，世界相比现在将是一个非常不同的场景。 “