All’interno del Club dell’Uranio, la necessità di un fisico come Heisenberg allo stesso tempo si imponeva naturalmente e il 25 settembre 1939 fu chiamato a far parte del Club dell’Uranio dove trovò il fisico Carl Friedrich Freiherr von Weizsäcker, con cui nacque una profonda amicizia finché Heisenberg si innamorò della figlia di Weizsäcker, il quale si mostrò contrario al matrimonio e impedì al giovane fisico di sposarla. I rapporti di Heisenberg con la famiglia Weizsäcker si fecero così molto più freddi.
Carl Friedrich Freiherr von Weizsäcker (By Drianhoward, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=2016164)
Quando furono chiari i principi della fissione nucleare, e soprattutto che l’uranio 235 era fissile e l’uranio 238 solo fissionabile, furono fatte le prime ipotesi sulla possibilità di costruire una bomba a fissione. Era nota la perplessità di Niels Bohr, il fisico danese, uno dei padri della meccanica quantistica. Bohr sosteneva infatti che non sarebbe stata necessaria una quantità enorme di uranio, data la scarsità dell’isotopo 235 nella composizione dell’elemento.
I dubbi di Bohr non fermarono gli altri scienziati. Nel Club dell’Uranio venne individuato un sottogruppo di fisici deputato alla costruzione di un reattore nucleare detto Uranmschine, analogo a quello che realizzerà in seguito Fermi e noto come pila di Chicago. Già nel 1939 Heisenberg aveva scritto due rapporti scientifici: uno sul reattore e uno sulla fabbricazione della bomba. Poco tempo dopo, nel 1940, Weizsäcker intuì che l’uranio 238 non solo non era fissile, ma che assorbendo un neutrone sarebbe decaduto in nettunio e poi in plutonio. Per Weizsäcker, in realtà, il nettunio e non l’uranio avrebbe assorbito neutroni per poi decadere, ma questo dettaglio non modificava di molto la vicenda. Con queste premesse venne quindi progettata l’Uranmaschine, un reattore a uranio non arricchito, come la pila di Fermi, basato più sui processi inerenti l’uranio 238 che non l’uranio 235.