Proiectul Manhattan

oamenii de știință americani, mulți dintre ei refugiați din regimurile fasciste din Europa, au luat măsuri în 1939 pentru a organiza un proiect de exploatare a procesului de fisiune nou recunoscut în scopuri militare. Primul contact cu guvernul a fost făcut de G. B. Pegram de Universitatea Columbia, care a aranjat o conferință între Enrico Fermi și Departamentul Marinei în martie 1939. În vara anului 1939, Albert Einstein a fost convins de colegii săi de știință să-și folosească influența și să prezinte potențialul militar al unei reacții în lanț de fisiune necontrolată la Pres. Franklin D. Roosevelt. În februarie 1940, 6.000 de dolari au fost disponibili pentru a începe cercetarea sub supravegherea unui comitet condus de L. J. Briggs, director al Biroul Național de standarde (mai târziu Institutul Național de standarde și Tehnologie). La 6 decembrie 1941, proiectul a fost pus sub conducerea Biroului de cercetare și dezvoltare științifică, condus de Vannevar Bush.

după intrarea SUA în Al Doilea Război Mondial, Departamentul de război a primit responsabilitatea comună pentru proiect, deoarece până la mijlocul anului 1942 era evident că o gamă largă de fabrici pilot, laboratoare și facilități de producție ar trebui construite de SUA. Corpul de ingineri al armatei, astfel încât oamenii de știință adunați să-și poată îndeplini misiunea. În iunie 1942, districtului Manhattan al Corpului Inginerilor i s-a atribuit inițial gestionarea lucrărilor de construcție (deoarece o mare parte din cercetările timpurii au fost efectuate la Universitatea Columbia, în Manhattan), iar în septembrie 1942, generalul de brigadă Leslie R. Groves a fost însărcinat cu toate activitățile armatei (în principal activitățile de inginerie) legate de proiect. „Proiectul Manhattan” a devenit numele de cod pentru lucrările de cercetare care se vor extinde în toată țara.

se știa în 1940 că oamenii de știință germani lucrau la un proiect similar și că britanicii explorau și problema. În toamna anului 1941, Harold C. Urey și Pegram au vizitat Anglia pentru a încerca să înființeze un efort de cooperare și, până în 1943, a fost înființat un comitet de politică combinat cu Marea Britanie și Canada. În acel an, un număr de oameni de știință din aceste țări s-au mutat în Statele Unite pentru a se alătura proiectului acolo.

dacă proiectul ar avea succes rapid, mai multe linii de cercetare și dezvoltare ar trebui să fie desfășurate simultan înainte de a fi sigur dacă vreunul ar putea reuși. Materialele explozive trebuiau apoi produse și făcute adecvate pentru utilizarea într-o armă reală.uraniul-235, componenta esențială fisionabilă a bombei postulate, nu poate fi separat de însoțitorul său natural, uraniul-238 mult mai abundent, prin mijloace chimice; atomii acestor izotopi respectivi trebuie mai degrabă separați unul de celălalt prin mijloace fizice. Mai multe metode fizice pentru a face acest lucru au fost explorate intens și au fost alese două—procesul electromagnetic dezvoltat la Universitatea din California, Berkeley, sub Ernest Orlando Lawrence și procesul de difuzie dezvoltat sub Urey la Universitatea Columbia. Ambele procese, și în special metoda de difuzie, au necesitat instalații mari, complexe și cantități uriașe de energie electrică pentru a produce chiar și cantități mici de uraniu-235 separat. Philip Hauge Abelson a dezvoltat o a treia metodă numită difuzie termică, care a fost folosită și pentru o perioadă de timp pentru a efectua o separare preliminară. Aceste metode au fost puse în producție la un traseu de 70 de mile pătrate (180 de kilometri pătrați) lângă Knoxville, Tennessee, cunoscut inițial sub numele de Clinton Engineer Works, mai târziu ca Oak Ridge.

a fost disponibilă o singură metodă pentru producerea materialului fisionabil plutoniu-239. A fost dezvoltat la laboratorul metalurgic al Universității din Chicago sub conducerea lui Arthur Holly Compton și a implicat transmutarea într-o grămadă de reactor de uraniu-238. În decembrie 1942 Fermi a reușit în cele din urmă să producă și să controleze o reacție în lanț de fisiune în această grămadă de reactoare de la Chicago.

cantitatea de producție de plutoniu-239 a necesitat construirea unui reactor de mari dimensiuni și putere care ar elibera aproximativ 25.000 kilowați-oră de căldură pentru fiecare gram de plutoniu produs. A implicat dezvoltarea unor proceduri de extracție chimică care să funcționeze în condiții care nu s-au mai întâlnit până acum. Un pas intermediar în punerea acestei metode în producție a fost făcut odată cu construirea unui reactor de dimensiuni medii la Oak Ridge. Reactoarele de producție la scară largă au fost construite pe un traseu izolat de 1.000 de mile pătrate (2.600 de kilometri pătrați) pe râul Columbia La nord de Pasco, Washington-Hanford Engineer Works.

înainte de 1943, lucrările la proiectarea și funcționarea bombei în sine erau în mare parte teoretice, bazate pe experimente fundamentale efectuate în mai multe locații diferite. În acel an, un laborator regizat de J. Robert Oppenheimer a fost creat pe o mesa izolată la Los Alamos, New Mexico, la 34 de mile (55 km) nord de Santa Fe. Acest laborator a trebuit să dezvolte metode de reducere a produselor fisionabile ale instalațiilor de producție la metal pur și de fabricare a metalului la formele necesare. Au trebuit concepute metode de reunire rapidă a cantităților de material fisionabil pentru a obține o masă supercritică (și astfel o explozie nucleară), împreună cu construcția efectivă a unei arme livrabile care ar fi aruncată dintr-un avion și fuzionată pentru a detona la momentul potrivit în aer deasupra țintei. Majoritatea acestor probleme trebuiau rezolvate înainte ca orice cantitate apreciabilă de material fisionabil să poată fi produsă, astfel încât primele cantități adecvate să poată fi utilizate pe frontul de luptă cu o întârziere minimă.

până în vara anului 1945, cantități de plutoniu-239 suficiente pentru a produce o explozie nucleară deveniseră disponibile din lucrările Hanford, iar dezvoltarea și proiectarea armelor erau suficient de avansate pentru a putea fi programat un test real pe teren al unui exploziv nuclear. Un astfel de test nu a fost o afacere simplă. Echipamentele Elaborate și complexe trebuiau asamblate astfel încât să se poată avea un diagnostic complet de succes sau eșec. În acest moment, cei 6.000 de dolari autorizați inițial pentru Proiectul Manhattan crescuseră la 2 miliarde de dolari.

prima bombă atomică a explodat la 5:30 am pe 16 iulie 1945, la un site de pe baza aeriană Alamogordo, la 120 de mile (193 km) sud de Albuquerque, New Mexico. A fost detonat deasupra unui turn de oțel înconjurat de echipamente științifice, monitorizarea de la distanță având loc în buncărele ocupate de oameni de știință și câțiva demnitari la 10.000 de metri (9 km) distanță. Explozia a venit ca un fulger intens de lumină, un val brusc de căldură și, mai târziu, un vuiet extraordinar pe măsură ce valul de șoc a trecut și a răsunat în vale. O minge de foc s-a ridicat rapid, urmată de un nor de ciuperci care se extinde la 40.000 de picioare (12.200 de metri). Bomba a generat o putere explozivă echivalentă cu 15.000 până la 20.000 de tone de trinitrotoluen (TNT); turnul a fost complet vaporizat și suprafața deșertului din jur s-a contopit cu sticlă pentru o rază de 800 de metri (730 metri). Luna următoare, alte două bombe atomice produse de proiect, Prima folosind uraniu-235 și a doua folosind plutoniu, au fost aruncate pe Hiroshima și Nagasaki, Japonia.