De nouvelles preuves montrent que ce cube d’uranium est probablement une relique du programme de bombe A nazi

Pendant des décennies, le Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) a abrité un artefact inhabituel de la Seconde Guerre mondiale : un petit cube d’uranium métal solide, mesurant environ deux pouces de chaque côté et pesant un peu moins de 2,5 kilogrammes. La tradition du laboratoire prétend que le cube a été confisqué lors des expériences ratées de réacteurs nucléaires de l’Allemagne nazie dans les années 1940, mais cela n’a jamais été vérifié expérimentalement.

Les scientifiques du PNNL développent de nouvelles techniques médico-légales nucléaires qui devraient les aider à confirmer le pedigree de ce cube – et d’autres similaires – une fois pour toutes. Ces méthodes pourraient également être utilisées à terme pour traquer le trafic illicite de matières nucléaires. Jon Schwantes du PNNL et l’étudiante diplômée Brittany Robertson ont présenté certaines de leurs premières conclusions cette semaine lors de la réunion d’automne de l’American Chemical Society (un événement hybride virtuel/en personne).

Le physicien de l’Université du Maryland, Timothy Koeth, fait partie des collaborateurs extérieurs à cette recherche en cours. Il a passé plus de sept ans à traquer ces rares artefacts du programme de recherche nucléaire de l’Allemagne nazie, après en avoir reçu un en cadeau. En 2019, lui et une collègue de l’UMD, Miriam Herbert, avaient retrouvé 10 cubes aux États-Unis : un au Smithsonian, un autre à l’Université de Harvard, une poignée dans des collections privées – et bien sûr, le cube PNNL.

Ce qui rend ces cubes si spéciaux, c’est leur importance historique. Comme nous l’avons signalé précédemment :

À la base du projet Manhattan aux États-Unis, il y avait la peur que les scientifiques allemands sous le régime nazi d’Adolf Hitler battent les Alliés jusqu’à une bombe nucléaire. Les Allemands avaient deux ans d’avance, mais selon Koeth, « une concurrence féroce pour des ressources limitées, des rivalités interpersonnelles amères et une gestion scientifique inefficace » ont entraîné des retards importants dans leurs progrès vers la réalisation d’une réaction nucléaire soutenue. Les scientifiques nucléaires allemands ont été séparés en trois groupes isolés basés à Berlin (B), Gottow (G) et Leipzig (L).

Le physicien de renom Werner Heisenberg a dirigé le groupe de Berlin, et alors que les forces alliées avançaient au cours de l’hiver 1944, Heisenberg a déplacé son équipe dans une grotte sous un château dans une petite ville appelée Haigerloch, aujourd’hui le site du musée Atomkeller. C’est là que le groupe a construit le réacteur B-VIII. Il ressemblait à un « lustre menaçant », selon Koeth, car il était composé de 664 cubes d’uranium enfilés avec des câbles d’avion, puis immergés dans un réservoir d’eau lourde protégé par du graphite pour éviter l’exposition aux rayonnements.

Alors que les scientifiques allemands faisaient la course contre la montre, le lieutenant-général Leslie Grove, responsable du projet Manhattan, a lancé une mission secrète baptisée “Alsos”, dans le but exprès de rassembler des informations et des matériaux liés à la recherche scientifique allemande. Lorsque les forces alliées se sont enfin rapprochées, Heisenberg a démonté l’expérience B-VIII et a enterré les cubes d’uranium dans un champ, fouillant la documentation clé dans une latrine. (PitySamuel Goudsmit, le pauvre physicien qui a dû les déterrer.) Heisenberg lui-même s’est échappé à vélo, emportant quelques cubes dans un sac à dos.

Comme Heisenberg l’a lui-même reconnu, l’expérience finale des scientifiques allemands a échoué parce que la quantité d’uranium dans les cubes était insuffisante pour déclencher une réaction nucléaire soutenue. Mais Heisenberg était convaincu qu'”une légère augmentation de sa taille aurait été suffisante pour démarrer le processus de production d’énergie”. Un modèle décrit dans un article de 2009 le confirme, montrant que le groupe n’aurait eu besoin que de 50 % de cubes d’uranium en plus pour que la conception fonctionne. Si c’était le cas, notre monde pourrait sembler très différent aujourd’hui.

L’équipe d’Alsos aurait apporté les cubes confisqués de Berlin aux États-Unis pour les utiliser dans l’usine de traitement d’uranium d’Oak Ridge. Cependant, Koeth a appris qu’en avril 1945, les États-Unis n’avaient pas besoin de matières premières supplémentaires. Et il n’y a aucune trace officielle de cubes entrant dans le pays, donc la plupart d’entre eux n’ont jamais été comptabilisés. Idem pour les quelque 400 cubes d’uranium qui avaient été utilisés par le groupe Gottow, dirigé par Kurt Diebner.

Selon la tradition du PNNL, leur cube a été stocké au siège du DOE jusqu’en 1989. C’est à ce moment-là qu’il a été amené au laboratoire comme outil de formation aux radiations pour RadCAD, un ensemble de cours pratiques sur la détection et l’interception du trafic illicite de matières radioactives.

Le cube PNNL, comme ses confrères, est constitué d’uranium métal naturel solide. Les cubes ne sont que légèrement radioactifs et ne posent pas de problème de santé. Parce que l’uranium est si dense, il se protège essentiellement. Tout rayonnement mesuré provient de la surface. Néanmoins, le cube PNNL est conservé dans un double conteneur en plexiglas pour éviter l’exposition aux rayonnements lors de la manipulation et la contamination du cube par oxydation, selon Robertson.

Brittany Robertson avec le cube PNNL檚, qui est dans un étui de protection.

Agrandir / Brittany Robertson avec le cube PNNL檚, qui est dans un étui de protection. Andrea Starr/PNNL

Les scientifiques du PNNL étaient assez convaincus qu’ils avaient un « cube Heisenberg » ; entre autres preuves, le cube est cranté, pour mieux s’accrocher aux câbles utilisés dans les efforts du réacteur allemand. Mais cette preuve est en grande partie anecdotique, selon Robertson et Schwantes. Le cube a été analysé en 2002 par spectroscopie gamma à haute résolution pour obtenir une estimation de son âge, mais ces résultats n’étaient pas concluants. “Ce n’est généralement pas assez sensible pour fournir un âge précis pour le cube”, a déclaré Schwantes.

Il y a plusieurs années, alors que le cube PNNL était reconditionné, Schwantes et un collègue ont rasé quelques petits échantillons du métal pour analyse. Ils espéraient confirmer une fois pour toutes qu’il s’agit de l’un des cubes d’Heisenberg – ou peut-être d’un “cube de Diebner”. Méthodes standard de criminalistique nucléaire du PNNL.

Par exemple, la radiochronométrie est une méthode populaire auprès des géologues. Il est couramment utilisé pour déterminer l’âge d’un matériau riche en uranium en mesurant les sous-produits de la désintégration de l’uranium, à savoir l’isotope radioactif thorium-230 et le protactinium. L’approche modifiée de Robertson consiste à séparer simultanément le thorium et le protactinium dans l’espoir que les concentrations relatives des matériaux donnera une indication de quand le cube a été fait. De plus, l’analyse des impuretés des terres rares pourrait aider les scientifiques du PNNL à déterminer où l’uranium d’origine a été extrait.

Jusqu’à présent, les premières découvertes ont confirmé qu’au moins un des trois cubes testés au PNNL est de l’uranium naturel. Il existe également des résultats préliminaires de l’analyse de Robertson des revêtements que les Allemands ont appliqués aux cubes pour contrôler l’oxydation. Des revêtements à base de cyanure ont été utilisés par le groupe de Berlin, tandis que le groupe Gottow de Diebner utilisait des revêtements à base de styrène. Si l’on pouvait mesurer avec précision les signatures pertinentes, cela permettrait à l’équipe de dire si un cube donné provenait du groupe de Berlin ou de Gottow.

“Pour autant que nous le sachions, personne d’autre n’a effectué cette mesure”, a déclaré Robertson. “Et je dois être honnête, je pensais que c’était un peu long. Je ne pensais pas qu’un organique durerait à côté de l’uranium métal pendant autant de décennies et serait toujours détectable.”

Ce long coup a payé. Le cube de Koeth faisait partie de ceux testés, révélant un revêtement en styrène, ce qui est un peu surprenant, étant donné que le détective historique de Koeth a suivi le cube jusqu’au groupe berlinois. Cependant, il s’avère que Diebner a envoyé certains des cubes de son groupe à Heisenberg à Berlin lorsque ce dernier a cherché plus de combustible pour son réacteur. Ainsi, le cube de Koeth a peut-être été utilisé par les deux groupes.

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