研究称，纳粹德国不可能造出可运行的反应堆，更不用说原子弹了|核研究|海森堡|物理学家|纳粹德国|重水

与历史文件相反，纳粹德国的核计划远未达到临界状态。

据历史学家称，曼哈顿计划最初是为了应对纳粹德国在核技术方面被认为的领先地位而启动的。虽然纳粹的反应堆从未真正运行起来，但学者们对其距离成功有多近存在分歧——而一项新研究认为，答案可能是他们距离临界状态根本差得很远。

在被称为“核考古学”的研究中，研究人员对关于“铀计划”——纳粹德国的核计划——的历史文件进行了文献综述，然后设计了一个模型来重现对其进展的 realistic 测量。具体来说，团队聚焦于B8，即纳粹德国1945年最后一次大规模铀实验。战后两年，项目设计者维尔纳·海森堡声称，只要再多一点铀，反应堆就能运行。然而，今天发表在《PNAS Nexus》上的最新评估否决了这一估计，声称纳粹德国既不可能造出重水反应堆，也不可能造出石墨反应堆。

“我们的新核分析表明，B8需要大约2倍的铀和2.3倍的重水才能达到临界状态，远远超过海森堡的估计，”该团队在论文中写道。团队成员包括分别来自哥伦比亚大学和马里兰大学的物理学家帕特里克·J·帕克和蒂莫西·W·科思。这些数字是与B8实际使用的量进行比较的。

这意味着纳粹距离维持核链式反应所需的重水还差得很远。具体来说，根据该研究，B8所需的重水大约是诺尔斯克水力——位于纳粹占领的挪威、为德国核计划供应重水的工厂——在整个战争期间产量的两倍。

退居次要地位

没错——监管纳粹德国铀计划的海森堡，正是那位彻底改变现代量子物理学的海森堡。（如果你想了解更多，我推荐大卫·卡西迪的《超越不确定性》。）海森堡于1939年加入德国的核研究工作，即发现核裂变的第二年。他总共领导了八次大规模实验，探索从铀中产生能量的可行性。

根据该论文，军事挫折促使德国人将核研究降级为次要优先事项，战后他们的核材料“消失在美国或苏联的情报收藏中，或流入黑市”。团队解释说，这“留下了一个窗口”，让像海森堡这样的前合作者得以对铀计划提出无法独立验证的技术主张。值得注意的是，海森堡在1947年《自然》杂志的一篇论文中特别指出，如果他的团队获得了“相对少量的铀”，B8本可以成功。

撇开他的政治立场不谈，海森堡无疑是他那个时代最杰出的物理学家之一。根据该研究，鉴于他的声望，他的主张导致现代学者在讨论纳粹德国核计划失败时产生了分歧。研究人员补充说，更重要的是，讨论主要集中在历史文件上，而不是对科学上似乎可行的情况进行技术重新评估——因此有了这项新分析。

差得很远

在这项研究中，团队对B8的铀、重水和石墨进行了取证和基于文件的考古。尽管德国原始资料省略了化学规格，但研究人员仍能根据此前对战后核设施调查所使用的技术得出合理估计。团队随后构建了三种不同的模拟模型来重现B8的物理条件。它还参考了同时代项目的数据，如曼哈顿计划的芝加哥3号堆，这是一个与B8类似的重水慢化天然铀反应堆。