摘要:第二次世界大战的放射性遗物落到了物理学家蒂莫西·科斯的手中(全文约1765字,阅读大概需要6分钟。)

这块铀矿曾经是纳粹德国建造核反应堆的一部分

这块铀矿曾经是纳粹德国建造核反应堆的一部分。JOHN T. CONSOLI/UNIV. OF MARYLAN

这个神秘的立方体出现在2013年的夏天。物理学家蒂莫西·科斯(Timothy Koeth)前往一个停车场,因为他答应了某人进行一场目的不太明确的交易。在一个蓝色布袋里面,他找到了一小块被包在纸巾里面的铀。

它大约有5厘米宽,“一块白纸缠在它上面,像石头上的勒索信一样,”科斯说。在纸上有一条消息:“从希特勒试图建造的反应堆中取出。来自Ninninger的礼物。”

身为一个核纪念品的收藏家,科斯当下就被迷住了。 “我马上就知道了这东西的来历,”他说。在第二次世界大战期间,德国科学家试图建造一座核反应堆,直到他们的600多枚铀立方体被盟军没收并运往美国后以失败告终。

马里兰大学帕克分校的科斯认为,他的立方体可能就是那一批当中的一个,但是他想确认自己的直觉是不是对的。在这个过程中,他和马里兰大学的研究生米丽亚姆·希伯特(Miriam Hiebert)得出了一个惊人的结论,据今日物理学报5月1日报道:与传统智慧相反,德国科学家可能在战争期间创造了一个核反应堆,但是团队之间的竞争阻碍了这一研究成果。

立方体遗产的第一个线索就是它的表面。它上面有气泡,表明了当时使用的原始铀加工技术。另一个提示来自注释中的名称“Ninninger”。深入调查后查明,这是Robert Nininger的拼写错误的姓氏,他参与了美国战时制造原子弹的研究,称为曼哈顿计划。 Nininger的遗嘱证实他曾经拥有一个铀立方体并将它交给了一位朋友。科斯认为,立方体几经易手后最终才到他手里。 (它的放射性水平足够低,甚至安全到可以直接用手拿。)

在核反应堆内,原子分裂是通过裂变的过程来实现。在一个地方获得足够的铀,裂变释放的中子能够引发额外的裂变,从而开始释放能量的持续反应链。用于现代核反应堆的铀经过浓缩,以包含更多特定同位素,或是具有特定数量中子的多种元素。但是德国反应堆是尝试使用铀和自然界大量存在的同位素。

于是克斯和希伯特测定了伽马射线的能量—高能量光粒子—-立方中放射出的衰变原子。这些测定正式,立方是天然的,未浓缩过的铀。

进一步测试表明,立方从未被放进过运行中的反应堆。如果有的话,研究者会检测到同位素铯-137的伽马射线。在1942年芝加哥大学第一次研制核反应堆成功时,产生过类似的物质,其中包含铯(SN Online:11/29/17)。

蒂莫西·科斯和米丽亚姆·希伯特。

蒂莫西·科斯和米丽亚姆·希伯特。JOHN T. CONSOLI/UNIV. OF MARYLAND

研究人员的调查也引出了意想不到的历史发现。现代计算机模拟表明,德国人的664立方铀藏匿还不足以让科学家们建造核反应堆。需要最少量的元素,称为临界质量,以维持反应器中发生的反应链。为了达到这种程度,德国人在物理学家Werner Heisenberg的带领下,需要几百个立方体。

但是,当科斯和希伯特在大学公园的国家档案馆搜索文件时,他们发现了另一个德国研究小组持有的400多个立方体。当时,德国科学团队正在相互竞争。如果他们合力,他们就会有足够的铀来制造反应堆,科斯和希伯特认定。然而,德国科学家离生产原子弹还是相差十万八千里。

科斯最终决定将他的立方体借给博物馆。就目前而言,它隐藏在一个定制的手持式展示柜中,是科斯的核工件系列的宝石。其他项目包括来自芝加哥大学第一反应堆的石墨,通过原子弹试验的沙子融合形成的绿色玻璃和称为凡士林玻璃的铀玻璃器皿,在紫外线下能发出绿光。

对于立方,克斯说“我很谦卑”。铀是核燃料,能帮助人类摆脱对化石燃料的依赖。但该元素也能用于毁灭性武器。核物理“有能力拯救我们,也能彻底摧毁我们。而那小小的立方就代表了这一切。”

两人仍然希望继续追查海森堡的反应堆中剩余的立方体。 他们知道其他10个的下落,其中一个在华盛顿特区的史密森学会,另一个在哈佛大学。 其它的可能分散在美国各地。 “他们可能在全国各地的某些人的地下室里,”希伯特说。 也许对某些人来说,这只是“’我父亲在办公室里那个奇怪的立方体’,”她说。

本文译自 Science News,由译者 Lancelot 基于创作共用协议(BY-NC)发布。