Projet Manhattan, projet de recherche du gouvernement américain (1942-45) qui a produit les premières bombes atomiques.
Jack Aeby / Laboratoire national de Los Alamos
Qu’est-ce qui a conduit au projet Manhattan?
En 1939, les scientifiques américains, dont beaucoup avaient fui les régimes fascistes en Europe, étaient au courant des progrès de la fission nucléaire et craignaient que l’Allemagne nazie ne développe une arme nucléaire. Les physiciens Leo Szilard et Eugene Wigner persuadèrent Albert Einstein d’envoyer une lettre au Pres des États-Unis. Franklin D. Roosevelt l’avertit de ce danger et lui conseille d’établir un programme de recherche nucléaire américain. Le Comité consultatif sur l’uranium a été créé en réponse. Le début du projet pourrait être daté du 6 décembre 1941, avec la création du Bureau de la Recherche et du Développement scientifiques, dirigé par Vannevar Bush.
Qui étaient les scientifiques les plus importants associés au projet Manhattan ?
Le physicien américain J. Robert Oppenheimer a dirigé le projet de développement de la bombe atomique, et Edward Teller a été parmi les premiers recrutés pour le projet. Leo Szilard et Enrico Fermi ont construit le premier réacteur nucléaire. Ernest Orlando Lawrence était chef de programme chargé du développement du processus électromagnétique de séparation de l’uranium 235. D’autres chercheurs notables comprenaient Otto Frisch, Niels Bohr, Felix Bloch, James Franck, Emilio Segrè, Klaus Fuchs, Hans Bethe et John von Neumann. La personne qui a supervisé le projet n’était cependant pas un scientifique. Il s’agissait du brigadier général Leslie R. Groves.
Qu’a fait le projet Manhattan ?
Le projet Manhattan a produit la première bombe atomique. Plusieurs axes de recherche ont été poursuivis simultanément. Des méthodes électromagnétiques et de fusion de séparation de l’uranium fissile 235 de l’uranium 238 ont été explorées à Oak Ridge dans le Tennessee. La production de plutonium-239, réalisée pour la première fois à l’Université de Chicago, a été poursuivie au Hanford Engineer Works à Washington. Entre-temps, à Los Alamos, au Nouveau-Mexique, les scientifiques ont trouvé un moyen d’amener la matière fissile à une masse supercritique (et donc à une explosion) et de contrôler le timing et ont conçu une arme pour l’abriter. Le premier essai, le 16 juillet 1945, à la base aérienne d’Alamogordo au Nouveau-Mexique, a produit une explosion nucléaire massive.
Quels ont été les résultats immédiats et à long terme du projet Manhattan ?
Bien que de nombreux physiciens soient opposés à l’utilisation réelle de la bombe atomique, le Pres des États-Unis. Harry S. Truman croyait que la bombe persuaderait le Japon de se rendre sans nécessiter une invasion américaine, et le 6 août 1945, une bombe atomique fut larguée sur Hiroshima, tuant au moins 70 000 personnes instantanément (des dizaines de milliers d’autres moururent plus tard d’une intoxication par les radiations). Trois jours plus tard, une bombe a été larguée sur Nagasaki. Depuis lors, un nombre croissant de pays ont conclu que la possession d’armes nucléaires était le meilleur moyen de garantir leur sécurité, en dépit des craintes que la prolifération nucléaire augmente les chances d’utilisation d’une telle arme.
Des scientifiques américains, dont beaucoup sont des réfugiés des régimes fascistes en Europe, ont pris des mesures en 1939 pour organiser un projet visant à exploiter le processus de fission nouvellement reconnu à des fins militaires. Le premier contact avec le gouvernement a été établi par G.B. Pegram de l’Université Columbia, qui organisa une conférence entre Enrico Fermi et le département de la Marine en mars 1939. À l’été 1939, Albert Einstein fut persuadé par ses collègues scientifiques d’utiliser son influence et de présenter le potentiel militaire d’une réaction en chaîne de fission incontrôlée au Pres. Franklin D. Roosevelt. En février 1940, 6 000 dollars sont mis à disposition pour lancer des recherches sous la supervision d’un comité dirigé par L.J. Briggs, directeur du Bureau National des Normes (plus tard Institut National des Normes et de la Technologie). Le 6 décembre 1941, le projet a été placé sous la direction du Bureau de la Recherche et du développement scientifiques, dirigé par Vannevar Bush.
Encyclopædia Britannica, Inc.
Après l’entrée des États-Unis dans la Seconde Guerre mondiale, le Département de la Guerre a reçu la responsabilité conjointe du projet, car au milieu de 1942, il était évident qu’une vaste gamme d’usines pilotes, de laboratoires et d’installations de fabrication devaient être construits par les États-Unis. Corps d’ingénieurs de l’armée afin que les scientifiques assemblés puissent mener à bien leur mission. En juin 1942, le district de Manhattan du Corps of Engineers fut initialement chargé de la gestion des travaux de construction (car une grande partie des premières recherches avaient été effectuées à l’Université Columbia, à Manhattan), et en septembre 1942, le brigadier général Leslie R. Groves fut chargé de toutes les activités de l’Armée (principalement les activités d’ingénierie) liées au projet. « Projet Manhattan » est devenu le nom de code du travail de recherche qui s’étendrait à travers le pays.
Laboratoire national de Los Alamos
On savait en 1940 que des scientifiques allemands travaillaient sur un projet similaire et que les Britanniques exploraient également le problème. À l’automne 1941, Harold C. Urey et Pegram se sont rendus en Angleterre pour tenter de mettre sur pied un effort de coopération et, en 1943, un comité d’orientation combiné avec la Grande-Bretagne et le Canada a été créé. Cette année-là, un certain nombre de scientifiques de ces pays se sont installés aux États-Unis pour y rejoindre le projet.
Si le projet devait réussir rapidement, plusieurs axes de recherche et de développement devaient être poursuivis simultanément avant d’être certains de réussir. Les matières explosives devaient ensuite être produites et rendues aptes à être utilisées dans une arme réelle.
L’uranium 235, le composant fissile essentiel de la bombe supposée, ne peut être séparé de son compagnon naturel, l’uranium 238, beaucoup plus abondant, par des moyens chimiques; les atomes de ces isotopes respectifs doivent plutôt être séparés les uns des autres par des moyens physiques. Plusieurs méthodes physiques pour ce faire ont été intensivement explorées, et deux ont été choisies: le processus électromagnétique développé à l’Université de Californie à Berkeley, sous la direction d’Ernest Orlando Lawrence et le processus de diffusion développé sous la direction d’Urey à l’Université Columbia. Ces deux procédés, et en particulier la méthode de diffusion, nécessitaient de grandes installations complexes et d’énormes quantités d’énergie électrique pour produire même de petites quantités d’uranium 235 séparé. Philip Hauge Abelson a développé une troisième méthode appelée diffusion thermique, qui a également été utilisée pendant un certain temps pour effectuer une séparation préliminaire. Ces méthodes ont été mises en production dans un secteur de 70 milles carrés (180 km carrés) près de Knoxville, Tennessee, connu à l’origine sous le nom de Clinton Engineer Works, plus tard sous le nom d’Oak Ridge.
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Une seule méthode était disponible pour la production de la matière fissile plutonium-239. Il a été développé au laboratoire métallurgique de l’Université de Chicago sous la direction d’Arthur Holly Compton et impliquait la transmutation dans un tas de réacteur d’uranium 238. En décembre 1942, Fermi réussit finalement à produire et à contrôler une réaction en chaîne de fission dans cette pile de réacteurs à Chicago.
National Archives and Records Administration (Identifiant ARC 542144)
La production quantitative de plutonium-239 a nécessité la construction d’un réacteur de grande taille et de grande puissance qui libérerait environ 25 000 kilowattheures de chaleur pour chaque gramme de plutonium produit. Cela impliquait le développement de procédures d’extraction chimique qui fonctionneraient dans des conditions jamais rencontrées auparavant. Une étape intermédiaire dans la mise en production de cette méthode a été franchie avec la construction d’un réacteur de taille moyenne à Oak Ridge. Les réacteurs de production à grande échelle ont été construits sur une parcelle isolée de 1 000 milles carrés (2 600 km carrés) sur le fleuve Columbia au nord de Pasco, dans l’État de Washington — les Hanford Engineer Works.
Avant 1943, les travaux sur la conception et le fonctionnement de la bombe elle-même étaient en grande partie théoriques, basés sur des expériences fondamentales menées à plusieurs endroits différents. Cette année-là, un laboratoire dirigé par J. Robert Oppenheimer a été créé sur une mesa isolée à Los Alamos, au Nouveau-Mexique, à 55 km au nord de Santa Fe. Ce laboratoire a dû mettre au point des méthodes permettant de réduire les produits fissiles des usines de production en métal pur et de fabriquer le métal aux formes requises. Des méthodes permettant de rassembler rapidement des quantités de matières fissiles pour obtenir une masse supercritique (et donc une explosion nucléaire) ont dû être conçues, ainsi que la construction d’une arme livrable qui serait larguée d’un avion et fondue pour exploser au bon moment dans les airs au-dessus de la cible. La plupart de ces problèmes devaient être résolus avant qu’une quantité appréciable de matières fissiles puisse être produite, de sorte que les premières quantités adéquates puissent être utilisées sur le front de combat avec un minimum de retard.
Avec l’aimable autorisation du Laboratoire national de Los Alamos, au Nouveau-Mexique
À l’été 1945, des quantités de plutonium 239 suffisantes pour produire une explosion nucléaire étaient disponibles dans les usines de Hanford, et le développement et la conception des armes étaient suffisamment avancés pour qu’un essai réel sur le terrain d’un explosif nucléaire puisse être programmé. Un tel test n’était pas une affaire simple. Des équipements élaborés et complexes devaient être assemblés pour qu’un diagnostic complet de réussite ou d’échec puisse être établi. À cette époque, les 6 000 dollars initialement autorisés pour le projet Manhattan étaient passés à 2 milliards de dollars.
La première bombe atomique a explosé à 5h30 le 16 juillet 1945 sur un site de la base aérienne d’Alamogordo à 193 km au sud d’Albuquerque, au Nouveau-Mexique. Il a explosé au sommet d’une tour en acier entourée d’équipements scientifiques, la surveillance à distance ayant lieu dans des bunkers occupés par des scientifiques et quelques dignitaires à 10 000 mètres (9 km). L’explosion s’est produite sous la forme d’un flash lumineux intense, d’une vague soudaine de chaleur et plus tard d’un rugissement énorme lorsque l’onde de choc est passée et a résonné dans la vallée. Une boule de feu s’éleva rapidement, suivie d’un nuage de champignons s’étendant à 12 200 mètres (40 000 pieds). La bombe a généré une puissance explosive équivalente à 15 000 à 20 000 tonnes de trinitrotoluène (TNT); la tour a été complètement vaporisée et la surface du désert environnante a fusionné avec du verre sur un rayon de 800 yards (730 mètres). Le mois suivant, deux autres bombes atomiques produites par le projet, la première utilisant de l’uranium 235 et la seconde utilisant du plutonium, ont été larguées sur Hiroshima et Nagasaki, au Japon.
Courtesy of Los Alamos National Laboratory, New Mexico