Under andra världskriget tävlade USA om att bygga atombomben, delvis av rädsla för att Nazityskland skulle hinna först. En ny vetenskaplig undersökning tyder nu på att Tyskland inte alls var så nära som dess ledande fysiker gärna ville antyda – ett fynd som inte kommer att förvåna någon som läst en historiebok, men som nu kommer med uranstavar.

Genom att undersöka bevarade uranstavar och tidigare dokumenterade historiska bevis upptäckte forskarna stora begränsningar i Tysklands sista experimentella kärnreaktor. Projektet saknade inte bara några småsaker. Enligt beräkningarna skulle reaktorn ha behövt långt mer uran och tungt vatten än vad Tyskland hade tillgång till under kriget.

Manhattanprojektet, USA:s hemliga krigstida atomansträngningar, drevs delvis av möjligheten att Nazityskland skulle uppnå ett liknande genombrott först. Forskarna förstod att den som kom först skulle kunna få en oöverträffad militär fördel – en rimlig oro då, även om det visade sig att Tyskland var upptagen med att förlora ett helt annat lopp.

En möjlig väg till en atombomb innebar att bygga en kärnreaktor kapabel att producera plutonium, ett radioaktivt grundämne användbart i vapen. Inuti en reaktor genomgår uranatomerna kärnklyvning – kärnor delar sig och frigör energi och extra partiklar som kallas neutroner. Under rätt förhållanden utlöser dessa neutroner ytterligare klyvning och skapar en självuppehållande kedjereaktion. Att få den kedjan att hålla sig själv visar sig vara det svåra.

Även om Nazityskland bedrev kärnforskning genom ett program känt som Uranprojekt, har historiker länge diskuterat hur nära dess forskare kom att bygga en fungerande reaktor. Debatten är nu betydligt mindre intressant.

Tysklands sista försök var en experimentreaktor kallad B8-högen, byggd 1945 under fysikern Werner Heisenberg. Anordningen använde kuber av naturligt uran upphängda i tungt vatten – ett specialiserat ämne som är avgörande för att kontrollera kärnreaktionen.

Tungt vatten ser ungefär ut som vanligt vatten, förutom att dess väteatomer innehåller en extra neutron. Den subtila skillnaden gör det användbart i vissa reaktorer, där det fungerar som neutronmoderator: det saktar ner neutroner som frigörs vid klyvning, och långsammare neutroner är mer benägna att utlösa ytterligare klyvning i uran, vilket hjälper till att upprätthålla kedjereaktionen.

För Tyskland var att få tag på tillräckligt med tungt vatten ett stort hinder. Under kriget var den enda europeiska anläggningen kapabel att leverera vad det tyska programmet behövde Norsk Hydro-anläggningen i Vemork, Norge – som Tyskland kontrollerade efter ockupationen av Norge i april 1940.

Medvetna om anläggningens betydelse för Tysklands kärnkraftsambitioner riktade de allierade in sig på den med sabotage och bombningar. En stor amerikansk bombraid träffade Vemork den 16 november 1943, vilket bidrog till att produktionen av tungt vatten där till slut upphörde. Inget säger "vi tar din reaktor på allvar" som att upprepade gånger spränga den enda fabrik som håller den igång.

När amerikanska styrkor upptäckte och demonterade B8-reaktorn 1945 hade den aldrig uppnått kriticitet – den punkt där en kedjereaktion blir självuppehållande, där varje generation av klyvning producerar tillräckligt med neutroner för att upprätthålla nästa. Kriticitet är ett grundläggande krav för att driva en konventionell reaktor. Trots det olycksbådande namnet betyder det inte att reaktorn är på väg att explodera; det betyder helt enkelt att kedjereaktionen kan fortsätta utan en extern neutronkälla.

Heisenberg, som ledde den tyska reaktorinsatsen, hävdade att B8-experimentet hade varit nära den milstolpen. Han argumenterade att anordningen bara behövde en relativt blygsam ökning av uran för att bli operativ. En ny studie ledd av Timothy Koeth och kollegor utmanar den bedömningen – vilket är ett artigt sätt att säga att Heisenberg kan ha rundat uppåt.

Forskarna undersökte två bevarade kuber av naturligt uran som använts i det tyska projektet. De studerade också histo