Durante a Segunda Guerra Mundial, a Alemanha nazista tentou criar uma bomba atômica, para o que os cientistas alemães trabalharam no desenvolvimento de um reator nuclear. No entanto, uma nova pesquisa científica revelou que a Alemanha simplesmente não tinha quantidade suficiente de urânio e água pesada necessários para o funcionamento de tal reator.
Os cientistas realizaram uma análise repetida deste experimento nuclear alemão, utilizando documentos antigos, fragmentos restantes de urânio e modelos computacionais. Este experimento foi conduzido pela equipe do cientista alemão Werner Heisenberg em 1945 e recebeu a designação B8. Foram utilizados 664 fragmentos de urânio imersos em água pesada. O objetivo era criar um reator onde a reação em cadeia nuclear pudesse ocorrer continuamente, mas isso não foi alcançado.
De acordo com os resultados da nova pesquisa, mesmo que todo o urânio e água pesada disponíveis na Alemanha tivessem sido reunidos em um só lugar, o lançamento do reator ainda seria dificultado.
Os fragmentos de urânio restantes desempenharam um papel fundamental neste estudo. Durante os experimentos nucleares alemães, foram utilizados cerca de 1100 fragmentos de urânio, cada um com cerca de 5 centímetros de largura. Atualmente, apenas a localização de 14 desses fragmentos é conhecida. O grupo de pesquisa inspecionou dois deles, o que ajudou os cientistas a entender as características do urânio utilizado na época. Em seguida, com base em registros antigos, determinou-se a quantidade de urânio e água pesada presentes no reator B8 em 1945.
O reator B8 continha aproximadamente 1538 quilogramas de urânio e 1549 quilogramas de água pesada. Os cientistas recriaram este reator usando modelos computacionais para estudar o comportamento dos nêutrons. O modelo mostrou que o fator de multiplicação de nêutrons em B8 era de cerca de 0,94. Em termos simples, se 100 nêutrons eram produzidos em um ciclo, restavam cerca de 94 nêutrons úteis no ciclo seguinte. Para manter uma reação em cadeia contínua, esse número deveria estar próximo de 100.
De acordo com novos cálculos, o lançamento do reator exigia cerca de 3000 quilogramas de urânio e entre 3500 e 3800 quilogramas de água pesada. Isso significa que era necessário quase o dobro de urânio do que estava em B8. A necessidade de água pesada também excedia a quantidade disponível em mais de duas vezes. Mesmo somando os estoques estimados de todo o programa atômico alemão, havia apenas cerca de 2572 quilogramas de urânio e 1890 quilogramas de água pesada, o que também era insuficiente para um reator funcional.
A água pesada é necessária em um reator nuclear para retardar os nêutrons, permitindo o avanço do processo de decaimento dos átomos de urânio. A principal fonte de água pesada para a Alemanha era a Noruega, mas durante a guerra, o local de produção de água pesada foi atacado repetidamente. Isso tornou extremamente difícil para a Alemanha obter o volume necessário de água pesada.
Os cientistas também estudaram a possibilidade de substituir a água pesada por grafite. No entanto, o grafite alemão continha impurezas que absorviam nêutrons, impossibilitando o lançamento do reator usando grafite.
Um reator nuclear bem-sucedido poderia levar à produção de plutônio, que seria usado posteriormente para criar uma bomba atômica. No entanto, a Alemanha enfrentou a falta de materiais necessários desde o início. A nova pesquisa não prova que Heisenberg tenha impedido intencionalmente a criação de bombas atômicas pelos nazistas. No entanto, os dados mostram claramente que a Alemanha não possuía urânio e água pesada suficientes para criar um reator nuclear bem-sucedido, o que levou ao encerramento de seu programa atômico.