Progetto Manhattan

Scienziati americani, molti dei quali rifugiati dai regimi fascisti in Europa, hanno preso provvedimenti nel 1939 per organizzare un progetto per sfruttare il processo di fissione recentemente riconosciuto per scopi militari. Il primo contatto con il governo fu fatto da G. B. Pegram della Columbia University, che organizzò una conferenza tra Enrico Fermi e il Dipartimento della Marina nel marzo 1939. Nell’estate del 1939, Albert Einstein fu persuaso dai suoi colleghi scienziati a usare la sua influenza e presentare il potenziale militare di una reazione a catena di fissione incontrollata a Pres. Franklin D. Roosevelt. Nel febbraio 1940, 6.000 dollari furono messi a disposizione per avviare la ricerca sotto la supervisione di un comitato guidato da L. J. Briggs, direttore del National Bureau of Standards (in seguito National Institute of Standards and Technology). Il 6 dicembre 1941, il progetto fu posto sotto la direzione dell’Ufficio di Ricerca scientifica e sviluppo, guidato da Vannevar Bush.

Dopo l’entrata degli Stati Uniti nella seconda guerra mondiale, il Dipartimento della Guerra ricevette la responsabilità congiunta del progetto, perché a metà del 1942 era ovvio che una vasta gamma di impianti pilota, laboratori e impianti di produzione avrebbe dovuto essere costruita dagli Stati Uniti. Corpo degli ingegneri dell’esercito in modo che gli scienziati assemblati potessero svolgere la loro missione. Nel giugno 1942 al Distretto di Manhattan del Corpo degli Ingegneri fu inizialmente assegnata la gestione dei lavori di costruzione (perché gran parte delle prime ricerche erano state eseguite alla Columbia University, a Manhattan), e nel settembre 1942 il generale di brigata Leslie R. Groves fu posto a capo di tutte le attività dell’esercito (principalmente attività ingegneristiche) relative al progetto. “Manhattan Project” divenne il nome in codice per il lavoro di ricerca che si sarebbe esteso in tutto il paese.

Era noto nel 1940 che gli scienziati tedeschi stavano lavorando a un progetto simile e che anche gli inglesi stavano esplorando il problema. Nell’autunno del 1941 Harold C. Urey e Pegram visitarono l’Inghilterra per tentare di creare uno sforzo cooperativo, e nel 1943 fu istituito un comitato di politica combinato con Gran Bretagna e Canada. In quell’anno alcuni scienziati di quei paesi si trasferirono negli Stati Uniti per partecipare al progetto.

Se il progetto dovesse raggiungere rapidamente il successo, diverse linee di ricerca e sviluppo dovevano essere portate avanti simultaneamente prima che fosse certo se qualcuno potesse avere successo. I materiali esplosivi dovevano quindi essere prodotti e resi adatti all’uso in un’arma reale.

L’uranio-235, il componente fissile essenziale della bomba postulata, non può essere separato dal suo compagno naturale, il molto più abbondante uranio-238, con mezzi chimici; gli atomi di questi rispettivi isotopi devono piuttosto essere separati l’uno dall’altro con mezzi fisici. Diversi metodi fisici per farlo sono stati intensamente esplorati, e due sono stati scelti—il processo elettromagnetico sviluppato presso l’Università della California, Berkeley, sotto Ernest Orlando Lawrence e il processo di diffusione sviluppato sotto Urey alla Columbia University. Entrambi questi processi, e in particolare il metodo di diffusione, richiedevano grandi strutture complesse e enormi quantità di energia elettrica per produrre anche piccole quantità di uranio-235 separato. Philip Hauge Abelson ha sviluppato un terzo metodo chiamato diffusione termica, che è stato utilizzato anche per un certo tempo per effettuare una separazione preliminare. Questi metodi furono messi in produzione in un tratto di 70 miglia quadrate (180 km quadrati) vicino a Knoxville, Tennessee, originariamente noto come Clinton Engineer Works, in seguito come Oak Ridge.

Era disponibile un solo metodo per la produzione del materiale fissile plutonio-239. È stato sviluppato presso il laboratorio metallurgico dell’Università di Chicago sotto la direzione di Arthur Holly Compton e ha coinvolto la trasmutazione in una pila di reattori di uranio-238. Nel dicembre 1942 Fermi riuscì finalmente a produrre e controllare una reazione a catena di fissione in questa pila di reattori a Chicago.

Quantità produzione di plutonio-239 ha richiesto la costruzione di un reattore di grandi dimensioni e potenza che avrebbe rilasciato circa 25.000 kilowattora di calore per ogni grammo di plutonio prodotto. Ha coinvolto lo sviluppo di procedure di estrazione chimica che funzionerebbero in condizioni mai incontrate prima. Un passo intermedio nella messa in produzione di questo metodo è stata presa con la costruzione di un reattore di medie dimensioni a Oak Ridge. I reattori di produzione su larga scala sono stati costruiti su un tratto isolato di 1.000 miglia quadrate (2.600 km quadrati) sul fiume Columbia a nord di Pasco, Washington-l’Hanford Engineer Works.

Prima del 1943, il lavoro sulla progettazione e il funzionamento della bomba stessa era in gran parte teorico, basato su esperimenti fondamentali condotti in un certo numero di luoghi diversi. In quell’anno un laboratorio diretto da J. Robert Oppenheimer è stato creato su una mesa isolata a Los Alamos, Nuovo Messico, 34 miglia (55 km) a nord di Santa Fe. Questo laboratorio ha dovuto sviluppare metodi per ridurre i prodotti fissili degli impianti di produzione al metallo puro e fabbricare il metallo alle forme richieste. Dovevano essere ideati metodi per riunire rapidamente quantità di materiale fissile per ottenere una massa supercritica (e quindi un’esplosione nucleare), insieme alla costruzione effettiva di un’arma consegnabile che sarebbe stata lanciata da un aereo e fusa per esplodere al momento giusto nell’aria sopra il bersaglio. La maggior parte di questi problemi doveva essere risolta prima di poter produrre una quantità apprezzabile di materiale fissile, in modo che le prime quantità adeguate potessero essere utilizzate sul fronte di combattimento con il minimo ritardo.

nell’estate del 1945, quantità di plutonio-239 sufficiente a produrre un’esplosione nucleare si era reso disponibile da Hanford Opere, e l’arma di progettazione e di sviluppo erano sufficientemente avanzata, in modo che un campo di prova di esplosivi nucleari potrebbe essere programmato. Un test del genere non era un affare semplice. Apparecchiature elaborate e complesse dovevano essere assemblate in modo da poter avere una diagnosi completa di successo o fallimento. A questo punto l’originale authorized 6,000 autorizzato per il progetto Manhattan era cresciuto a billion 2 miliardi.

La prima bomba atomica fu esplosa alle 5:30 del 16 luglio 1945, in un sito della base aerea di Alamogordo a 120 miglia (193 km) a sud di Albuquerque, nel Nuovo Messico. È stato fatto esplodere in cima a una torre d’acciaio circondata da attrezzature scientifiche, con il monitoraggio remoto che ha avuto luogo in bunker occupati da scienziati e alcuni dignitari a 10.000 metri (9 km) di distanza. L’esplosione è arrivata come un intenso lampo di luce, un’improvvisa ondata di calore, e più tardi un tremendo ruggito mentre l’onda d’urto passava ed echeggiava nella valle. Una palla di fuoco si alzò rapidamente, seguita da una nuvola di funghi che si estendeva fino a 40.000 piedi (12.200 metri). La bomba ha generato una potenza esplosiva equivalente a 15.000-20.000 tonnellate di trinitrotoluene (TNT); la torre è stata completamente vaporizzata e la superficie desertica circostante fusa al vetro per un raggio di 800 iarde (730 metri). Il mese successivo, altre due bombe atomiche prodotte dal progetto, la prima con uranio-235 e la seconda con plutonio, furono sganciate su Hiroshima e Nagasaki, in Giappone.