揭秘纳粹德国的核武器计划(上)

2013年夏天，有人拿着一个边长两英寸、重约5磅的铀立方体来到马里兰大学，上面还附着一张纸条，写着：“来自希特勒试图建造的反应堆。尼宁格的礼物。”

1945年7月16日，特尼狄核弹在新墨西哥州阿拉莫戈多附近被引爆，世界由此进入核时代。这个时代的开端可以通过这个小小的铀金属方块和另外663个类似的方块来追溯。曼哈顿计划和它所生产的武器所释放的巨大威力来回应人们对纳粹研究的武器的恐惧。这个铀块是“希特勒试图建造的反应堆”的一个组成部分，它代表了德国人努力的失败，也催化了核时代的到来。

但一些问题仍然存在。一块来自德国的铀如何在70年后出现在马里兰州?还有多少类似的东西?其余的铀块怎么样了?尼宁格是谁?多年来对这个立方体及其历史的研究揭示了一个复杂、耐人寻味的、不完整的故事。从我们的研究中，我们发现了一些关于德国核计划的新信息，德国人本来可以建造一个核反应堆。

希特勒试图建造的反应堆
我们对铀块起源开展来调查。TimothyKoeth从核历史书籍中的老照片中一眼认出这个立方体，随附说明中的第一句话也提供了一条线索。“取自希特勒试图建造的反应堆”无疑是指二战期间德国科学家为追求核电和潜在的核武器而开展的核研究计划。几位德国物理学家参与了该研究计划;也许最广为人知的是维尔纳-海森堡。

德国的核研究人员没有像曼哈顿计划的科学家们那样在中央领导下一起工作，而是分成三个小组，各自进行一系列独立的实验。每个小组都以实验所在的城市为代号。柏林(B)、戈托夫(G)和莱比锡(L)。尽管德国比美国早两年就开始工作，但他们在创造链式核反应堆方面的进展极其缓慢。原因多种多样，包括对有限资源的激烈竞争、激烈的人际竞争以及无效的科学管理。

1944年冬天，当盟军开始攻入德国时，德国的核研究人员正在拼命尝试建造一个可以达到临界状态的反应堆。由于不知道曼哈顿计划已经取得的巨大进展，德国人觉得，尽管他们肯定会输掉战争，但他们将能够通过率先实现链式核反应堆来挽回他们在物理学界的声誉。抱着这个希望，官员们在盟军入侵前将海森堡领导的柏林反应堆实验转移到了南方。他们最终在德国西南部小镇Haigerloch的一座城堡下的一个山洞里落脚，如图1所示。

在那个山洞实验室里，海森堡的团队建立了他们最后的一个实验。B-VIII，柏林小组的第八个实验。海森堡在他1953年出版的《核物理学》一书中描述了反应堆的设置。该实验性核反应堆由664个铀立方体组成，每个立方体重约5磅。如图2所示，飞机电缆被用来把这些立方体串成长长的链子，挂在一个盖子上。这些“铀吊灯”被淹没在一个重水箱中，周围是石墨的环形墙。这种配置是德国迄今为止的最佳设计，但它不足以实现一个自给自足的临界反应堆。

立方体
我们的立方体，如图3所示，是海森堡的B-VIII实验的一部分。该立方体的表面含有在粗铸造过程中形成的气泡大空隙。这些特征与早期的铀加工方法是一致的，即金属部件是单独铸造的。该立方体的两个边缘有手工精心打磨的凹槽。它们可以作为固定飞机电缆的轨道，而飞机电缆是用来将立方体悬挂在B-VIII装置的长链上的。

我们对B-VIII反应堆立方体使用了无损分析技术和核鉴证技术，以更详细地确认其身份。如图4所示，该立方体的高分辨率伽马射线光谱显示，其成分是天然铀，而不是贫化或浓缩铀。光谱学还证实，这个铀立方体并非是为了达到临界状态的反应堆而准备的，它不包含任何明显的裂变产物，如铯137。这两个发现都与关于B-VIII反应堆运行中使用的铀的记载相一致，这使我们得出结论，这个立方体确实是海森堡实验中的一个真实的立方体。

曼哈顿计划和Alsos任务
要考虑的下一个问题是，德国核反应堆实验的一个部件是如何来到大西洋西海岸的。答案在于二战历史中一个被充分研究和广泛记录的任务——Alsos。

1944年，当盟军开始进入德国占领区时，曼哈顿计划的指挥官莱斯利-格罗夫斯(LeslieGroves)下令执行一项代号为Alsos(希腊语中的“树林”)的秘密任务，将少量军事人员和科学家带到欧洲前线，收集关于德国科学计划状况的信息。这项任务的目标是收集信息，并有可能获取从显微镜到航空学的所有科学的数据和仪器。最紧迫的任务是了解德国物理学家在研究核反应方面取得了多大进展。Alsos任务最初从意大利开始，随着盟军的南下而转移到德国。参与任务的人员中包括塞缪尔-古德斯米特。战后，他成为了美国物理学会的第一任主编和《物理评论》的创始人。

当盟军逼近德国南部时，海森堡的科学家们迅速拆解了B-VIII。铀块被埋在附近的田地里，重水被藏在桶里，一些更重要的文件被藏在一个厕所里。1945年4月下旬，当Alsos团队抵达海格洛赫时，从事实验的科学家们被逮捕并被审问。海森堡早些时候在夜幕的掩护下骑着自行车向东潜逃，他的背包里装着铀块。

1945年4月27日，剩余的659个铀方块被从现场挖出(见图5)，与重水一起运往巴黎，随后在联合发展信托基金的控制下运往美国。联合发展信托基金是格罗夫斯早些时候在美国和英国之间建立的一个合作组织，目的是防止诸如苏联等敌对国家获得足够的核材料来发展自己的核计划。

图5.二战期间B-VIII反应堆实验的立方体被埋在地下实验室附近的一块田里。美国Alsos代表团的成员发现了它们，并将它们挖了出来。迈克尔-佩林(最左边)、塞缪尔-古德斯米特(左三)和其他人展示了从地下取出这些方块。照片由古德斯米特拍摄，由AIPEmilioSegrè视觉档案馆提供。

如果这些立方体被运到了美国，那么后来发生了什么，当时大量的天然金属铀的首要用途是在橡树岭国家实验室进行浓缩。然而，考虑到铀块的原始状态，一定发生了其他事情。也许在到达纽约后，一些铀块作为镇纸战利品落入某些曼哈顿项目官员的手中。为了确定谁可能分发了这些铀块，我们来到了马里兰州学院公园的国家档案馆，在那里我们发现了这个故事的另一个方面。(未完)