Nhóm các nhà nghiên cứu sử dụng các kỹ thuật pháp y hiện đại nhất để làm sáng tỏ bí ẩn về nguồn gốc của những khối uranium từng được Đức Quốc xã sử dụng với nỗ lực phát triển vũ khí hạt nhân trong Thế chiến thứ hai.
Phòng thí nghiệm quốc gia Brookhaven
Cho đến ngày nay, lịch sử phát triển vũ khí hạt nhân của Đức trong Thế chiến II vẫn còn là điều bí ẩn. Thi thoảng các nhà nghiên cứu vẫn tìm thấy dấu vết công việc của người Đức ở những nơi bất thường nhất.
Chạy đua vũ trang
"Dự án Đồng minh Manhattan" được thành lập vào năm 1942 nhằm mục đích đánh bại Đức quốc xã trong cuộc chạy đua chế tạo một loại bom có sức hủy diệt khủng khiếp. Ngày nay, khá nhiều thông tin về dự án này đã được công khai cho công chúng, nhưng thực sự người Đức đã đạt được bao nhiêu thành công khi chinh phục vũ khí hạt nhân thì không mấy người hay biết.
Trong trí tưởng tượng của những thường dân và từ nỗi sợ hãi của các nhà lãnh đạo Đồng minh thời đó, không khó để có thể hình dung rằng dự án của Đức quốc xã và Đồng minh có nhiều điểm tương đồng với nhau.
Trên thực tế, chúng trái ngược với nhau gần như hoàn toàn. Phía quân Đồng minh nỗ lực huy động tổng hợp các nguồn lực của Hoa Kỳ, Anh, Canada và cử các nhà khoa học, kỹ sư giỏi nhất đến những địa điểm bí mật được thiết kế đặc biệt, hoạt động theo kỷ luật quân đội dưới sự hỗ trợ toàn phần của các chính phủ Đồng minh và với ngân sách hạn chế.
Kể từ khi Đức quốc xã bắt đầu chế tạo bom nguyên tử vào tháng 4 năm 1939, hay đúng hơn là ngay sau khi quá trình phân hạch nguyên tử được chứng minh trong phòng thí nghiệm, quân Đồng minh cho rằng họ đã chậm chân hơn phát xít Đức khoảng 3 năm. Do vậy, các nhà khoa học đã sốt sắng tạo ra vũ khí hủy diệt của phe mình trước khi phiên bản Đức được thả xuống London hoặc Washington.
Sự thật là: những tiến bộ mà người Đức đạt được trong khoảng thời gian này còn... hơi xa mới đến mức đặt được một quả bom nguyên tử lên tên lửa V2. Một phần nguyên nhân là do các cuộc thanh trừng Do Thái của Đức Quốc xã đã khiến các nhà vật lý hàng đầu thế giới phải chạy trốn khỏi những khu vực bị ảnh hưởng bởi phát xít Đức sang phương Tây, còn những người ở lại hoặc bị điều động vào quân đội, hoặc bị cử đi làm các dự án khác, chẳng hạn như chế tạo tên lửa đạn đạo.
Tệ hơn nữa, Bộ trưởng Vũ khí Albert Speer và các lãnh đạo của "Câu lạc bộ Uranium" (biệt danh của dự án) đã cố tình hạ thấp giá trị ý tưởng chế tạo một quả bom có sức hủy diệt lớn khiến cho Hitler không mặn mà với nó.
Điều này một phần là do các nhà khoa học của dự án tin rằng họ không có đủ thời gian để tạo ra một quả bom như vậy trước khi chiến tranh kết thúc, nhưng chủ yếu là do họ sợ. Không ai muốn mình phải thừa nhận với Fuehrer về việc dự án có thể sẽ thất bại. Những tin tức không hay như vậy thường sẽ lấy luôn mạng sống của những người có liên quan.
Kết quả là, dự án chế tạo bom nguyên tử của Đức quốc xã đã bị phân tán. Các nhà khoa học bị chia thành nhiều nhóm nhỏ, chủ yếu nghiên cứu các lý thuyết về bom và tập trung nguồn lực chính để phát triển động cơ nguyên tử. Do đó, dự án bom bị đẩy từ bộ phận này sang bộ phận khác.
Các nhà khoa học Đức đã đạt được rất ít tiến bộ đến mức mà khi nhà khoa học chủ chốt Werner Heisenberg bị bắt và sau đó được thông báo rằng có một quả bom nguyên tử vừa thả xuống Nhật Bản thì ông ta đã nhất định không tin vào điều đó.
Di sản uranium
Khi phát xít Đức thất thủ vào năm 1945, người Anh và người Mỹ đã tung ra những đội đặc nhiệm trải khắp nước Đức để bảo vệ các cơ sở nghiên cứu của quân phát xít trước chúng bị rơi vào tay Hồng quân Liên Xô.
Trong số này có một lò phản ứng thử nghiệm của Đức tại Haigerloch với tên gọi Leipzig-IV chứa khoảng 650 khối uranium hình lập phương. Mỗi khối này có bề rộng khoảng 5 cm, được treo trên các sợi chỉ hàng không và nằm lơ lửng trong một thùng nước nặng. Tại đây các nguyên tử hydro sẽ được thay thế bởi các đồng vị nặng hơn của đơteri. Kết quả từ thử nghiệm L-IV, vào nửa đầu năm 1942, chỉ ra rằng hình cầu, với 5 tấn nước nặng và 10 tấn uranium kim loại, có thể duy trì phản ứng phân hạch.
Lò phản ứng "Leipzig-IV" và các khối uranium treo trên dây. Ảnh: Public domain
Những khối lập phương này được cho là sẽ gây ra phản ứng phân hạch với nước, làm chậm các neutron đến mức xác suất tương tác của chúng với nguyên tử uranium tăng lên đáng kể. Tuy nhiên, thí nghiệm này trên thực tế đã thất bại. Các tính toán sau đó cho thấy cần ít nhất một nghìn khối uranium giống thế này để phản ứng thành công, còn lò phản ứng đã bị hỏng do lượng oxy tích tụ bên trong. Đã có một vụ nổ xảy ra, và đây là tai nạn liên quan đến hạt nhân đầu tiên trên thế giới. Trong quá trình làm thí nghiệm, không khí lọt vào làm bốc cháy lớp bột uranium bên trong. Uranium cháy làm sôi lớp áo nước, tạo ra áp suất hơi nước mạnh đến mức thổi bay lò phản ứng. Bột uranium cháy vương vãi khắp phòng thí nghiệm gây ra đám cháy lớn tại cơ sở nghiên cứu này.
Sau chiến tranh, rất nhiều khối lập phương loại này đã được chuyển đến Hoa Kỳ và Anh, nhưng một số đã bị thất lạc trong quá trình vận chuyển. Tuy nhiên, trong suốt 75 năm qua, thi thoảng vẫn có vài khối lập phương xuất hiện ở những nơi chẳng ai ngờ tới nhất.
Một trong những khối lập phương này đã được chuyển đến Phòng thí nghiệm Quốc gia Tây Bắc Thái Bình Dương (PNNL) ở Richland, Washington. Việc làm thế nào mà nó đến được đây vẫn còn là một bí ẩn, thậm chí các nhà khoa học còn không dám chắc rằng đây thực sự là một trong những khối lập phương từ lò phản ứng Đức bị mất tích.
Với hy vọng tìm ra câu trả lời, nhóm nghiên cứu do John Schwantes dẫn đầu đã áp dụng các kỹ thuật pháp y hiện đại để so sánh với những khối lập phương còn sót lại và tìm hiểu xem khối lập phương này từng có liên hệ với nhóm nghiên cứu nào của phát xít Đức.
Khối lập phương tại PNNL được tin là khối lập phương Heisenberg của Haigerloch nhưng các bằng chứng chủ yếu là giai thoại.
Để có được cơ sở khoa học cho nhận định này, thành viên Brittany Robertson của nhóm nghiên cứu đã sử dụng một kỹ thuật gọi là phương pháp đo thời gian vô tuyến để thu thập một số dữ kiện xác thực.
Robertson cầm một khối PNNL trên tay. Ảnh: Andrea Starr / PNNL
Cũng giống như phương pháp xác định niên đại bằng carbon, phương pháp đo thời gian vô tuyến được sử dụng để xác định tuổi của các cổ vật và di tích khảo cổ học. Khi cơ thể còn sống thì nó sẽ hấp thụ cacbon từ môi trường. Một phần carbon này là đồng vị phóng xạ carbon-14, được tạo ra bởi các tia vũ trụ chiếu vào bầu khí quyển, và duy trì ở một tỷ lệ ít nhiều không đổi cho đến khi xuất hiện ô nhiễm do chất thải công nghiệp và các vụ thử vũ khí hạt nhân trong khí quyển.
Khi một sinh vật chết đi, carbon-14 phân hủy với tốc độ đã biết. Bằng cách đo tỷ lệ carbon-14 so với carbon thông thường, các nhà khoa học có thể tính toán ngày tháng xuất hiện của sự kiện với độ chính xác đáng ngạc nhiên, chẳng hạn như thời điểm xác người được ướp ở Ai Cập.
Hitler's nuclear pile - WWII uranium cube reactor & the Alsos mission- Atomkeller Haigerloch
Đối với các khối lập phương của lò phản ứng, người ta cũng có thể rút ra được các kết luận tương tự về niên đại của chúng. Bởi vì ban đầu các khối lập phương được làm từ uranium gần như nguyên chất nên việc xác định tuổi của chúng tương đối dễ dàng. Ngoài ra, các nguyên tố vi lượng và đồng vị của chúng cũng có thể nói lên rất nhiều điều về bản thân các khối lập phương và nguồn gốc của chúng, bao gồm cả nơi khai thác quặng.
Việc biết được nguồn gốc rất quan trọng vì nó có thể giúp các nhà khoa học xác định xem khối lập phương PNNL có phải thuộc nhóm Heisenberg (thành lập ở Berlin nhưng đã chuyển đến Haigerloch) hay là của nhóm nghiên cứu Kurt Diebner làm việc ở Gottow.
Một phần khác của trò chơi trinh thám là lớp phủ mà người Đức đã dùng vào những năm 1940 để chống oxy hóa cho các khối uranium. Nhóm của Heisenberg đã sử dụng loại lớp phủ dựa trên xyanua, nhưng khối lập phương PNNL lại được phủ một lớp styren giống như một số khối của nhóm Diebner.
Phòng thí nghiệm Quốc gia Tây Bắc Thái Bình Dương (PNNL) ở Richland, Washington
Điều này có nghĩa là: khối lập phương có thể là của nhóm Diebner, hoặc nó có thể là một trong những khối sau đó được chuyển từ nhóm Diebner sang nhóm Heisenberg.
Theo nhóm nghiên cứu, ngoài giá trị lịch sử thì cuộc điều tra này còn đem lại nhiều giá trị khác. Các kỹ thuật mà những nhà khoa học này sử dụng để nghiên cứu các khối lập phương từ lò phản ứng Đức cũng có thể được áp dụng vào việc theo dõi hoạt động buôn bán trái phép vật liệu hạt nhân. Chúng có thể bao gồm: nhiên liệu lò phản ứng hạt nhân, các vật liệu có thể được sử dụng để chế tạo vũ khí, những hoạt động khủng bố và buôn lậu, hay chỉ đơn giản là các đồng vị phóng xạ đã qua sử dụng trong y học và công nghiệp.