Durante a Segunda Guerra Mundial, A Alemanha nazista e os EUA estavam correndo para desenvolver tecnologia nuclear. Antes que a Alemanha pudesse ter sucesso, As forças aliadas interromperam o programa e confiscaram alguns dos cubos de urânio que estavam no centro dele. O destino final da maior parte desse urânio é desconhecido, mas alguns cubos que se acredita estarem associados ao programa estão nos EUA e na Europa. Hoje, os cientistas relatam os resultados iniciais de novos métodos em desenvolvimento para confirmar sua proveniência. As técnicas também podem ajudar nas investigações sobre o tráfico ilícito de material nuclear.

Os pesquisadores apresentarão seus resultados na reunião de outono da American Chemical Society (ACS).

Um cubo está no Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), mas ninguém tem certeza de como ele chegou lá, diz Jon Schwantes, Ph.D., investigador principal do projeto. Por meio de colaboradores, incluindo Timothy Koeth, Ph.D., na Universidade de Maryland, o laboratório também tem acesso a alguns outros cubos. “Não sabemos com certeza se os cubos são do programa alemão, então primeiro queremos estabelecer isso, "Diz Schwantes." Então, queremos comparar os diferentes cubos para ver se podemos classificá-los de acordo com o grupo de pesquisa específico que os criou. "

No início dos anos 1940, vários cientistas alemães competiam para explorar a fissão nuclear para produzir plutônio a partir do urânio para a guerra. As equipes incluíam o grupo de Werner Heisenberg em Berlim (mais tarde mudou-se para Haigerloch para tentar evitar as tropas aliadas) e a equipe de Kurt Diebner em Gottow. Cubos de urânio foram produzidos para abastecer reatores nucleares nesses locais. Medindo cerca de 2 polegadas de cada lado, centenas de cubos foram pendurados em cabos submersos em água "pesada", em que o deutério substitui o hidrogênio mais leve. Os cientistas esperavam que a decomposição radioativa do urânio nas montagens desencadeasse uma reação em cadeia nuclear autossustentável - mas o projeto falhou.

Forças americanas e britânicas apreenderam alguns dos cubos de urânio de Heisenberg em Haigerloch em 1945, e mais de 600 desses cubos foram enviados para os EUA. Alguns podem ter sido usados ​​no esforço de armas nucleares dos EUA - que foi lançado em parte devido aos temores de que a Alemanha estava desenvolvendo armas nucleares - e alguns pertencem a coletores e sites, incluindo PNNL. O paradeiro dos outros, incluindo centenas de cubos Diebner, são desconhecidos.

O PNNL usa sua amostra para ajudar a treinar guardas de fronteira internacionais e pesquisadores forenses nucleares para detectar material nuclear. É rotulado como um cubo de Heisenberg, mas o suporte para essa afirmação é anedótico, diz Brittany Robertson, que está apresentando o trabalho na ACS outono de 2021. "Não tínhamos nenhuma medição real para apoiar essa afirmação, "diz Robertson, um aluno de doutorado que atua no laboratório. Para provar as origens do cubo, ela começou a modificar algumas técnicas analíticas para combinar com os métodos forenses estabelecidos de Schwantes. Robertson voltou-se para a radiocronometria, a versão do campo nuclear de uma técnica que os geólogos usam para determinar a idade das amostras com base no conteúdo de isótopos radioativos.

Quando os cubos foram lançados pela primeira vez, eles continham urânio metálico bastante puro. Com o passar do tempo, a decadência radioativa transformou parte do urânio em tório e protactínio. Robertson está adaptando um procedimento de radiocronometria para melhor separar e quantificar esses elementos no cubo do PNNL. Suas concentrações relativas mostrarão há quanto tempo o cubo foi feito. Ela também está refinando esse método para analisar impurezas de elementos de terras raras no objeto. Eles poderiam revelar onde o urânio original foi extraído, o que pode indicar se foi produzido para o grupo Heisenberg ou Diebner.

Enquanto isso, Robertson e Schwantes estão colaborando com Carlos Fraga do PNNL, Ph.D., para testar os revestimentos dos cubos, que os alemães aplicaram para limitar a oxidação. A equipe do PNNL descobriu recentemente que o cubo da Universidade de Maryland é revestido com estireno - uma descoberta inesperada, já que o grupo de Heisenberg usou um revestimento à base de cianeto. Contudo, a equipe agora aprendeu que alguns dos cubos do grupo de Diebner, que usava um revestimento à base de estireno, foram enviados para Heisenberg, que estava tentando acumular mais combustível para seu reator. "Estamos curiosos para saber se este cubo em particular foi um dos associados a ambos os programas de pesquisa, "Diz Schwantes." Além disso, esta é uma oportunidade para testarmos nossa ciência antes de aplicá-la em uma investigação nuclear forense real. "

Enquanto os cientistas estão intrigados sobre como trabalhar com materiais desde o início da era nuclear, esses objetos estão inegavelmente ligados a um período terrível da história. "Estou feliz que o programa nazista não foi tão avançado quanto eles gostariam que fosse até o final da guerra, "Robertson diz, "porque caso contrário, o mundo seria um lugar muito diferente. "