Podczas II wojny światowej Stany Zjednoczone ścigały się w budowie bomby atomowej częściowo dlatego, że obawiały się, iż nazistowskie Niemcy mogą dotrzeć do celu pierwsze. Nowe badanie naukowe sugeruje teraz, że Niemcy były daleko od tego, co sugerował ich główny fizyk – odkrycie, które nie zaskoczy absolutnie nikogo, kto przeczytał jakąkolwiek książkę historyczną, ale teraz przychodzi z kostkami uranu.

Badając zachowane kostki uranu i wcześniej udokumentowane dowody historyczne, naukowcy odkryli poważne ograniczenia w ostatnim eksperymentalnym reaktorze jądrowym Niemiec. Projektowi nie brakowało jedynie kilku drobiazgów. Według obliczeń reaktor potrzebowałby znacznie więcej uranu i ciężkiej wody, niż Niemcy miały do dyspozycji podczas wojny.

Projekt Manhattan, amerykański tajny wysiłek atomowy z czasów wojny, był napędzany częściowo możliwością, że nazistowskie Niemcy mogą osiągnąć podobny przełom pierwsze. Naukowcy rozumieli, że kto dotrze tam pierwszy, może zyskać bezprecedensową przewagę militarną – rozsądna obawa w tamtym czasie, choć okazało się, że Niemcy były zajęte przegrywaniem zupełnie innego wyścigu.

Jedna z możliwych dróg do bomby atomowej polegała na zbudowaniu reaktora jądrowego zdolnego do produkcji plutonu, pierwiastka radioaktywnego użytecznego w broni. W reaktorze atomy uranu ulegają rozszczepieniu jądrowemu – jądra rozpadają się, uwalniając energię i dodatkowe cząstki zwane neutronami. W odpowiednich warunkach te neutrony wywołują dalsze rozszczepienie, tworząc podtrzymywaną reakcję łańcuchową. Utrzymanie tego łańcucha, jak się okazuje, jest trudną częścią.

Chociaż nazistowskie Niemcy prowadziły badania jądrowe w ramach programu znanego jako Uranprojekt, historycy od dawna debatowali, jak blisko ich naukowcy byli zbudowania działającego reaktora. Debata jest teraz znacznie mniej interesująca.

Ostatnia próba Niemiec była eksperymentalnym reaktorem zwanym stosem B8, zbudowanym w 1945 roku pod kierownictwem fizyka Wernera Heisenberga. Urządzenie wykorzystywało kostki naturalnego uranu zawieszone w ciężkiej wodzie – specjalistycznej substancji niezbędnej do kontrolowania reakcji jądrowej.

Ciężka woda wygląda podobnie do zwykłej wody, z tą różnicą, że jej atomy wodoru zawierają dodatkowy neutron. Ta subtelna różnica czyni ją użyteczną w niektórych reaktorach, gdzie służy jako moderator neutronów: spowalnia neutrony uwalniane podczas rozszczepienia, a wolniejsze neutrony są bardziej skłonne do wywołania dalszego rozszczepienia w uranie, pomagając podtrzymać reakcję łańcuchową.

Dla Niemiec zdobycie wystarczającej ilości ciężkiej wody było poważną przeszkodą. Podczas wojny jedynym europejskim zakładem zdolnym dostarczyć to, czego potrzebował niemiecki program, była fabryka Norsk Hydro w Vemork w Norwegii – którą Niemcy kontrolowali po zajęciu Norwegii w kwietniu 1940 roku.

Zdając sobie sprawę ze znaczenia fabryki dla niemieckich ambicji nuklearnych, siły alianckie zaatakowały ją sabotażem i bombardowaniem. Duży amerykański nalot bombowy uderzył w Vemork 16 listopada 1943 roku, przyczyniając się do ostatecznego zakończenia produkcji ciężkiej wody. Nic nie mówi „traktujemy twój reaktor poważnie” jak wielokrotne wysadzanie jedynej fabryki, która go utrzymuje.

Kiedy siły amerykańskie odkryły i zdemontowały reaktor B8 w 1945 roku, nigdy nie osiągnął on stanu krytycznego – punktu, w którym reakcja łańcuchowa staje się samopodtrzymująca, a każde pokolenie rozszczepienia produkuje wystarczającą liczbę neutronów, by utrzymać następne. Krytyczność jest podstawowym wymogiem działania konwencjonalnego reaktora. Mimo złowieszczej nazwy nie oznacza, że reaktor zaraz wybuchnie; oznacza po prostu, że reakcja łańcuchowa może trwać bez zewnętrznego źródła neutronów.

Heisenberg, który kierował niemieckim wysiłkiem reaktorowym, utrzymywał, że eksperyment B8 był blisko tego kamienia milowego. Argumentował, że urządzenie potrzebowało jedynie stosunkowo niewielkiego zwiększenia ilości uranu, by stać się operacyjne. Nowe badanie prowadzone przez Timothy'ego Koetha i współpracowników podważa tę ocenę – co jest uprzejmym sposobem powiedzenia, że Heisenberg mógł zaokrąglać w górę.

Naukowcy zbadali dwie zachowane kostki naturalnego uranu użyte w niemieckim projekcie. Badali również histo