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Der deutsche Wissenschaftler und Nobelpreisträger Werner Heisenberg wird von den Nazis beschuldigt, politisch unzuverlässig zu sein. Seine Stelle an der Universität und seine wissenschaftliche Karriere stehen auf dem Spiel. Familiäre Beziehungen helfen dem jungen Physiker. Seine Mutter pflegt gute Kontakte zur Mutter von Heinrich Himmler. Und so wird Heisenberg ins Heereswaffenamt nach Berlin einberufen, um im Uranverein, dem geheimen Atomenergie Projekt der Nazis, zu arbeiten. Um eine anhaltende nukleare Kettenreaktion auszulösen, will Heisenberg mit schwerem Wasser (Deuteriumoxid) experimentieren. Diese besondere Komponente wird nur in einer abgelegenen Norwegischen Fabrik in Rjukan, der Norsk Hydro, hergestellt. Der Zweite Weltkrieg ist ausgebrochen.
Der Norwegische Professor und Reserveoffizier Leif Tronstad, der bereits selbst als Wissenschaftler bei Norsk Hydro gearbeitet hat, ahnt den Grund für das deutsche Interesse am schweren Wasser. Er versucht, die Norsk Hydro zu warnen, die unter dramatischen Bedingungen das schwere Wasser nach Frankreich verschickt. Ein aufwendiges Ablenkungsmanöver wird eingeleitet. Das Flugzeug, in dem sich angeblich die wertvolle Fracht befindet, wird schließlich von deutschen Kampfflugzeugen über Hamburg zur Landung gezwungen. Im April 1940 besetzt Deutschland Norwegen und befiehlt eine Verdoppelung der Produktion von schwerem Wasser. Tronstad flieht nach England und warnt die Alliierten vor dem seiner Meinung nach geplanten Bau einer deutschen Atombombe.