以下文章经许可转载自The Conversation，这是一个报道最新研究的在线出版物。
挪威皇家陆军上校莱夫·特隆斯塔德在向士兵们分发自杀胶囊后告知他们，“我无法告诉你们这次任务为何如此重要，但如果你们成功了，它将永存于挪威人民的记忆中一百年。”
关于支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道： 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保有关塑造我们今天世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。
然而，这些突击队员确实知道，英国士兵早先对同一任务的尝试已经彻底失败。运送人员的两架滑翔机在前往目标途中都坠毁了。幸存者很快被德国士兵俘虏，遭受酷刑并被处决。如果同样被俘虏，这些挪威人可能会面临与英国同行相同的命运，因此才有了自杀药丸。
2月28日是Operation Gunnerside行动75周年纪念日，尽管还不到100年，但这次成功的挪威任务的记忆在挪威国内外仍然强烈。在电影、书籍和电视剧迷你剧中被纪念，在泰勒马克郡的纳粹占领下的挪威，对沃莫克化工厂的冬季破坏是第二次世界大战中最戏剧性和最重要的军事任务之一。它使德国核科学家落后了几个月，并使美国在生产第一颗原子弹的竞赛中超越了德国。
虽然人们倾向于将美国的原子弹努力与日本和太平洋战争联系起来，但曼哈顿计划——美国生产原子弹的计划——实际上是为了应对盟军怀疑德国人正在积极研制这种武器。然而，欧洲的战斗在任何一方拥有可用的原子弹之前就结束了。事实上，三位一体彩排——美国首次原子弹试验的预演——是在1945年5月7日进行的，就在德国投降的那一天。
因此，美国的原子弹到达得太晚，无法用于对付德国。然而，如果德国人早几个月研制出自己的炸弹，欧洲战争的结果可能会完全不同。挪威人破坏沃莫克化工厂造成的几个月的挫折很可能阻止了德国的胜利。
纳粹炸弹计划依赖重水
特隆斯塔德上校本人是战前化学教授，他能够告诉他的士兵的是，沃莫克化工厂制造“重水”，这是德国武器研究的重要成分。除此之外，挪威军队对原子弹或重水的用途一无所知。即使在今天，当许多人至少对原子弹有基本的了解，并且知道其巨大能量的来源是原子裂变时，也很少有人知道重水是什么或其在原子裂变中的作用。更少有人知道为什么德国核科学家需要它，而美国人不需要。
“重水”就是这样：水分子的分子量为20，而不是正常的18原子质量单位或amu。它比正常水重，因为重H2O中的两个氢原子中的每一个的重量为2 amu而不是1 amu。（H2O中的一个氧原子的重量为16 amu。）虽然正常氢原子的原子核具有称为质子的单个亚原子粒子，但重水中的氢原子的原子核同时具有质子和中子——另一种与质子重量相同的亚原子粒子。具有重氢原子的水分子在自然界中极为罕见（每十亿个天然水分子中少于一个是重的），因此德国人必须人工生产他们所需的所有重水。
就其化学性质而言，重水和普通水的行为非常相似，如果重水突然开始从您的水龙头中流出，您不会在自己的烹饪、饮用或沐浴中检测到任何差异。但您会注意到，用重水制成的冰块放入一杯普通饮用水中时会下沉而不是漂浮，因为它们的密度增加。
这些差异是细微的，但重水确实可以做到普通水无法做到的事情。当原子裂变（即核裂变）释放的快中子穿过重水时，与重水分子的相互作用会导致这些中子减速或减速。这很重要，因为与快中子相比，慢速运动的中子更有效地分裂铀原子。由于穿过重水的中子更有效地分裂原子，因此实现临界质量所需的铀应该更少；这是启动原子快速连续裂变的自发链式反应所需的最小铀量。正是临界质量内的这种链式反应释放了炸弹的爆炸能量。这就是德国人需要重水的原因；他们生产原子弹的策略依赖于它。
相比之下，美国科学家选择了不同的方法来实现临界质量。正如我在我的书《奇异的光芒：辐射的故事》中所解释的那样，美国的原子弹计划使用了浓缩铀——铀-235的浓度增加的易裂变铀-235——而德国人使用未浓缩的铀。美国人选择用更容易获得的石墨而不是重水来减缓从浓缩铀中释放出的中子。每种方法都有其技术上的权衡，但美国的方法不依赖于合成极其稀有的重水。它的稀有性使重水成为德国核弹计划的阿喀琉斯之踵。
挪威人的隐蔽方法
挪威人没有重复英国人派遣数十人乘坐滑翔机、携带重型武器和设备（包括自行车！）在积雪覆盖的道路上行进，并直接攻击工厂大门的策略，而是依赖于另一种策略。他们将空降一小群滑雪专家到工厂周围的荒野中。装备轻型武器的滑雪者将迅速滑雪到工厂，并使用隐蔽而不是武力进入重水生产室，以便用炸药摧毁它。
六名挪威士兵被空投下来与已经在现场的其他四人会合。（这四人在几周前空降下来，在一个湖上设置了一条灯光跑道，供英国滑翔机使用，但滑翔机从未到达。）在地面上，他们与一名挪威间谍会合。最初，这支11人小组因恶劣天气条件而行动迟缓，但一旦天气最终转晴，这些人就迅速向他们的目标在积雪覆盖的乡村前进。
沃莫克工厂紧贴陡峭的山坡。当到达充当某种保护性护城河的峡谷时，士兵们可以看到，试图穿过守卫森严的桥梁是徒劳的。因此，在夜幕的掩护下，他们下降到峡谷底部，穿过结冰的溪流，爬上陡峭的悬崖到达工厂，从而完全绕过了桥梁。德国人认为峡谷无法通行，因此没有防范这种方法。
然后，挪威人能够偷偷绕过哨兵，并在挪威抵抗组织工人提供的工厂地图的帮助下，找到通往重水生产室的道路。进入重水室后，他们迅速设置了定时炸弹并离开了。他们在爆炸后的混乱中逃离了现场。没有人员伤亡，双方都没有开一枪。
在工厂外，这些人原路返回峡谷，然后分成小组，各自向东滑雪前往中立国瑞典的安全地带。最终，每个人都返回了他们在英国的挪威部队驻地。
德国人后来能够重建他们的工厂并恢复制造重水。随后的盟军对工厂的轰炸由于工厂厚厚的墙壁而未能有效阻止生产。但损害已经造成。德国的原子弹计划已被拖慢到永远无法及时完成以影响战争结果的地步。
今天，我们听到的关于重水的消息不多。现代核弹技术已经采取了其他途径。但它曾经是世界上最稀有和最危险的物质之一，勇敢的士兵——包括英国和挪威人——勇敢地战斗以阻止其生产。
本文最初发表于The Conversation。阅读原文。