Proyecto Manhattan

El descubrimiento de la fisión nuclear por Otto Hahn y Fritz Strassmann en 1938, y su explicación teórica por Lise Meitner y Otto Frisch , hicieron teóricamente posible una bomba atómica que utilizara uranio . Existía el temor de que un proyecto alemán de bomba atómica la desarrollara primero. ^{[ 4 ]} En agosto de 1939, Leo Szilard y Eugene Wigner redactaron la carta Einstein-Szilard , que advertía sobre el posible desarrollo de "bombas extremadamente poderosas de un nuevo tipo". Instaba a Estados Unidos a adquirir reservas de mineral de uranio y acelerar la investigación de Enrico Fermi y otros sobre las reacciones nucleares en cadena. La hicieron firmar por Albert Einstein y la entregaron al presidente Franklin D. Roosevelt . ^{[ 5 ]}

Roosevelt pidió a Lyman Briggs que dirigiera un Comité Asesor sobre el Uranio ; Briggs se reunió con Szilard, Wigner y Edward Teller en octubre de 1939. ^{[ 5 ]} El comité informó a Roosevelt en noviembre que el uranio "proporcionaría una posible fuente de bombas con una capacidad destructiva mucho mayor que cualquier cosa conocida hasta el momento". ^{[ 6 ]} En febrero de 1940, la Marina de los EE. UU. otorgó a la Universidad de Columbia $6,000, ^{[ 7 ]} la mayor parte de los cuales Fermi y Szilard gastaron en grafito . Un equipo de profesores de Columbia, incluidos Fermi, Szilard, Eugene T. Booth y John Dunning, creó la primera reacción de fisión nuclear en América, verificando el trabajo de Hahn y Strassmann. El mismo equipo construyó posteriormente una serie de reactores nucleares prototipo (o "pilas", como los llamaba Fermi) en Pupin Hall en Columbia, pero aún no lograron una reacción en cadena. ^{[ 8 ]}

Algunos científicos familiarizados con el trabajo del comité de Briggs lo consideraron insuficientemente urgente. Karl T. Compton se quejó a principios de 1941:

Al analizar la situación, Briggs, quien por naturaleza es lento, conservador, metódico y acostumbrado a operar al ritmo de una oficina gubernamental en tiempos de paz, ha seguido una política coherente con estas cualidades y aún más limitada por la exigencia de secreto. . . . Considerada como un elemento de la actual emergencia bélica, la rapidez para alcanzar el objetivo es sin duda más importante que el secreto excesivo, como quedaría ampliamente demostrado si los científicos alemanes lograran poner en práctica algunas de las aplicaciones. ^{[ 9 ]}

Cuando el Comité Nacional de Investigación para la Defensa (NDRC) se formó el 27 de junio de 1940 para coordinar la investigación científica, el Comité Asesor sobre Uranio se integró a la organización. ^{[ 10 ]} El 28 de junio de 1941, Roosevelt firmó la Orden Ejecutiva 8807 , que creó la Oficina de Investigación y Desarrollo Científico (OSRD), ^{[ 11 ]} bajo la dirección de Vannevar Bush . La oficina fue facultada para participar en proyectos de investigación y de ingeniería de gran envergadura, y se convirtió inmediatamente en la Sección de Uranio de la OSRD. ^{[ 12 ]} En julio de 1941, Briggs propuso gastar $167,000 en la investigación del uranio, particularmente el isótopo uranio-235 , y el plutonio , ^{[ 12 ]} que había sido aislado por primera vez en la Universidad de California en febrero de 1941. ^{[ 13 ] [ a ]} ​​Sin embargo, el trabajo todavía se estaba llevando a cabo a una escala y alcance relativamente pequeños, ya que Bush y otros administradores seguían siendo escépticos de que el trabajo pudiera lograr un éxito rápido. ^{[ 9 ]}

En Gran Bretaña, Frisch y Rudolf Peierls, de la Universidad de Birmingham, lograron un avance significativo al investigar la masa crítica del uranio-235 en junio de 1939. ^{[ 15 ]} Sus cálculos indicaron que se encontraba dentro de un orden de magnitud de 10 kilogramos (22 lb) , lo suficientemente pequeño como para ser transportado por los bombarderos de la época. ^{[ 16 ]} Su memorándum Frisch-Peierls de marzo de 1940 dio inicio al proyecto británico de la bomba atómica y a su Comité MAUD , ^{[ 17 ]} que recomendó unánimemente continuar con el desarrollo de una bomba atómica. ^{[ 16 ]} En julio de 1940, Gran Bretaña ofreció a Estados Unidos acceso a su investigación, ^{[ 18 ]} y John Cockcroft, de la Misión Tizard , informó a los científicos estadounidenses sobre los avances británicos. Descubrió que el proyecto estadounidense era más pequeño que el británico y no estaba tan avanzado. ^{[ 19 ]} 

Como parte del intercambio científico, las conclusiones del Comité MAUD se transmitieron a Estados Unidos. Uno de sus miembros, el físico australiano Mark Oliphant , viajó a Estados Unidos a finales de agosto de 1941 y descubrió que los datos proporcionados por el Comité MAUD no habían llegado a físicos estadounidenses clave. Oliphant se propuso averiguar por qué las conclusiones del comité aparentemente estaban siendo ignoradas. Se reunió con el Comité del Uranio y visitó Berkeley, California , donde habló de forma convincente con Ernest O. Lawrence . Lawrence quedó lo suficientemente impresionado como para comenzar su propia investigación sobre el uranio. A su vez, habló con James B. Conant , Arthur H. Compton y George B. Pegram . La misión de Oliphant fue, por lo tanto, un éxito; físicos estadounidenses clave ahora eran conscientes del potencial de una bomba atómica. ^{[ 20 ] [ 21 ]}

El 9 de octubre de 1941, el presidente Roosevelt aprobó la aceleración del programa atómico. Creó un Grupo de Alto Nivel integrado por él mismo —aunque nunca asistió a una reunión—, el vicepresidente Henry A. Wallace , Vannevar Bush, Conant, el secretario de Guerra Henry L. Stimson y el jefe de Estado Mayor del Ejército , el general George C. Marshall . Roosevelt eligió al Ejército para dirigir el proyecto en lugar de la Armada, debido a la mayor experiencia del Ejército en la gestión de construcciones a gran escala. Acordó coordinar el esfuerzo con los británicos y el 11 de octubre envió un mensaje al primer ministro Winston Churchill , sugiriéndole que mantuvieran correspondencia sobre asuntos atómicos. ^{[ 22 ]} Para entonces, Bush ya había comenzado a ampliar y modificar la dirección de la Sección de Uranio de la OSRD, manteniendo a Briggs como presidente, pero añadiendo y ascendiendo a otro personal. La sección pasó a llamarse Sección S-1. ^{[ 23 ] [ 24 ]}

La reunión del Comité S-1 del 18 de diciembre de 1941 estuvo "impregnada de una atmósfera de entusiasmo y urgencia" ^{[ 25 ]} tras el ataque a Pearl Harbor y la declaración de guerra de Estados Unidos a Japón y Alemania . ^{[ 26 ]} Se estaba trabajando en tres técnicas para la separación de isótopos : Lawrence y su equipo en la Universidad de California investigaron la separación electromagnética , el equipo de Eger Murphree y Jesse Wakefield Beams estudió la difusión gaseosa en la Universidad de Columbia , y Philip Abelson dirigió la investigación sobre la difusión térmica en la Institución Carnegie de Washington y posteriormente en el Laboratorio de Investigación Naval . ^{[ 27 ]} Murphree también fue supervisor de un proyecto de separación, dirigido por Beams, que investigaba el uso de centrífugas de gas . ^{[ 28 ]} Mientras tanto, existían dos líneas de investigación sobre la tecnología de reactores nucleares , con diferentes moderadores de neutrones : Harold Urey investigó reactores de agua pesada en Columbia, mientras que Arthur Compton organizó el Laboratorio Metalúrgico en la Universidad de Chicago a principios de 1942 para estudiar el plutonio y los reactores moderados por grafito . ^{[ 29 ]}

El Comité S-1 recomendó desarrollar las cinco tecnologías simultáneamente. Esta recomendación fue aprobada por Bush, Conant y el general de brigada Wilhelm D. Styer , quien había sido designado representante del Ejército en asuntos nucleares. ^{[ 27 ]} Bush y Conant presentaron la recomendación al Grupo de Política Superior con una propuesta presupuestaria de 54  millones de dólares para la construcción por parte del Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos , 31  millones de dólares para investigación y desarrollo por parte de la OSRD y 5  millones de dólares para contingencias en el año fiscal 1943. Citaron el temor a una bomba atómica alemana como justificación. La propuesta recomendaba que se seleccionaran nuevos emplazamientos para la investigación y la producción, que se establecieran prioridades de producción y que todo el proyecto se sometiera a estrictas normas de seguridad. El 17 de junio de 1942, el presidente Roosevelt aprobó las recomendaciones. ^{[ 27 ]}

El Jefe de Ingenieros , el Mayor General Eugene Reybold , seleccionó al Coronel James C. Marshall para dirigir la parte del proyecto correspondiente al Ejército en junio de 1942. Marshall creó una oficina de enlace en Washington, D.C., pero estableció su cuartel general provisional en el 270 de Broadway en Nueva York, donde podía contar con el apoyo administrativo de la División del Atlántico Norte del Cuerpo de Ingenieros . Estaba cerca de la oficina de Stone & Webster en Manhattan , el contratista principal del proyecto, y de la Universidad de Columbia. Tenía permiso para recurrir a su antiguo mando, el Distrito de Syracuse, para formar personal, y comenzó con el Teniente Coronel Kenneth Nichols , quien se convirtió en su adjunto. ^{[ 30 ] [ 31 ]}

Debido a que la mayor parte de su tarea implicaba construcción, Marshall trabajó en cooperación con el jefe de la División de Construcción del Cuerpo de Ingenieros, el Mayor General Thomas M. Robins , y su adjunto, el Coronel Leslie Groves . Reybold, Somervell y Styer decidieron llamar al proyecto "Desarrollo de Materiales Sustitutos", pero Groves consideró que esto llamaría la atención. Dado que los distritos de ingenieros normalmente llevaban el nombre de la ciudad donde se ubicaban, Marshall y Groves acordaron llamar al componente del Ejército Distrito de Manhattan; Reybold creó oficialmente este distrito el 13 de agosto. De manera informal, se le conocía como el Distrito de Ingenieros de Manhattan, o MED. A diferencia de otros distritos, no tenía límites geográficos, y Marshall tenía la autoridad de un ingeniero de división. Desarrollo de Materiales Sustitutos se mantuvo como el nombre en clave oficial del proyecto en su conjunto, pero con el tiempo fue reemplazado por "Manhattan". ^{[ 31 ] [ 32 ]}

Marshall admitió más tarde que, «Nunca había oído hablar de la fisión atómica, pero sí sabía que no se podía construir una planta de gran tamaño, y mucho menos cuatro, por 90  millones de dólares». ^{[ 33 ]} Una sola planta de TNT que Nichols había construido recientemente en Pensilvania había costado 128  millones de dólares. ^{[ 34 ]} Tampoco les impresionaron las estimaciones al orden de magnitud más cercano, que Groves comparó con pedirle a un proveedor de catering que preparara comida para entre diez y mil invitados. ^{[ 35 ]} Un equipo de topografía de Stone & Webster ya había explorado un sitio para las plantas de producción. La Junta de Producción de Guerra recomendó sitios alrededor de Knoxville, Tennessee , un área aislada donde la Autoridad del Valle de Tennessee podría suministrar suficiente energía eléctrica y los ríos podrían proporcionar agua de refrigeración para los reactores. Después de examinar varios sitios, el equipo de topografía seleccionó uno cerca de Elza, Tennessee . Conant aconsejó que se adquiriera de inmediato, Styer estuvo de acuerdo, pero Marshall esperó pacientemente los resultados de los experimentos de reactores de Conant. ^{[ 36 ]} De los procesos prospectivos, solo la separación electromagnética de Lawrence parecía suficientemente avanzada como para que comenzara la construcción. ^{[ 37 ]}

Marshall y Nichols comenzaron a reunir los recursos necesarios. El primer paso fue obtener una calificación de alta prioridad para el proyecto. Las calificaciones más altas eran AA-1 a AA-4 en orden descendente, aunque había una calificación especial AAA reservada para emergencias. Las calificaciones AA-1 y AA-2 eran para armas y equipos esenciales, por lo que el coronel Lucius D. Clay , subjefe de personal de Servicios y Suministros para requisitos y recursos, consideró que la calificación más alta que podía asignar era AA-3, aunque estaba dispuesto a proporcionar una calificación AAA a solicitud para materiales críticos si surgía la necesidad. ^{[ 38 ]} Nichols y Marshall se sintieron decepcionados; AA-3 tenía la misma prioridad que la planta de TNT de Nichols en Pensilvania. ^{[ 39 ]}

En la primavera de 1942, Arthur Compton le pidió al físico teórico J. Robert Oppenheimer de la Universidad de California que se hiciera cargo de la investigación sobre cálculos de neutrones rápidos —clave para los cálculos de masa crítica y detonación de armas— de Gregory Breit , quien había renunciado el 18 de mayo de 1942 debido a preocupaciones sobre la laxa seguridad operativa. ^{[ 40 ]} John H. Manley , físico del Laboratorio Metalúrgico, fue asignado para ayudar a Oppenheimer coordinando grupos de física experimental dispersos por todo el país. ^{[ 41 ]} Oppenheimer y Robert Serber de la Universidad de Illinois examinaron los problemas de difusión de neutrones —cómo se movían los neutrones en una reacción nuclear en cadena— y la hidrodinámica —cómo podría comportarse la explosión producida por una reacción en cadena—. ^{[ 42 ]}

Para revisar este trabajo y la teoría general de las reacciones de fisión, Oppenheimer y Fermi organizaron reuniones en la Universidad de Chicago en junio y en la Universidad de California en julio de 1942 con los físicos teóricos Hans Bethe , John Van Vleck , Edward Teller, Emil Konopinski , Robert Serber, Stan Frankel y Eldred C. (Carlyle) Nelson, y los físicos experimentales Emilio Segrè , Felix Bloch , Franco Rasetti , Manley y Edwin McMillan . Confirmaron tentativamente que una bomba de fisión era teóricamente posible. ^{[ 42 ]}

Las propiedades del uranio-235 puro eran relativamente desconocidas, al igual que las del plutonio, que solo había sido aislado por Glenn Seaborg y su equipo en febrero de 1941. Los científicos en la conferencia de julio de 1942 imaginaron crear plutonio en reactores nucleares donde los átomos de uranio-238 absorbían neutrones que habían sido emitidos por la fisión del uranio-235. En ese momento no se había construido ningún reactor, y solo se disponía de cantidades ínfimas de plutonio provenientes de ciclotrones . ^{[ 13 ]} Incluso en diciembre de 1943, solo se habían producido dos miligramos. ^{[ 43 ]} Había muchas maneras de organizar el material fisionable en una masa crítica. La más simple era disparar un "tapón cilíndrico" a una esfera de "material activo" con un "compresor" —material denso para enfocar los neutrones hacia adentro y mantener unida la masa reactiva para aumentar su eficiencia. ^{[ 44 ]} También exploraron diseños que involucraban esferoides , una forma primitiva de " implosión " sugerida por Richard C. Tolman , y la posibilidad de métodos autocatalíticos para aumentar la eficiencia de la bomba al explotar. ^{[ 45 ]}

Cuando la idea de la bomba de fisión se estableció teóricamente —al menos hasta que se dispusiera de más datos experimentales— Edward Teller impulsó la discusión de una bomba más potente: la "superbomba", ahora generalmente denominada " bomba de hidrógeno ", que utilizaría la fuerza de la detonación de una bomba de fisión para iniciar una reacción de fusión nuclear en deuterio y tritio . ^{[ 46 ]} Teller propuso un plan tras otro, pero Bethe rechazó cada uno. La idea de la fusión se dejó de lado para concentrarse en la producción de bombas de fisión. ^{[ 47 ]} Teller planteó la posibilidad especulativa de que una bomba atómica pudiera "encender" la atmósfera debido a una hipotética reacción de fusión de núcleos de nitrógeno. ^{[ b ]} Bethe calculó que era "extremadamente improbable". ^{[ 49 ]} Un informe de posguerra del que Teller fue coautor concluyó que "cualquiera que sea la temperatura a la que se pueda calentar una sección de la atmósfera, no es probable que se inicie una cadena autopropagada de reacciones nucleares". ^{[ 50 ]} En el relato de Serber, Oppenheimer mencionó la posibilidad de este escenario a Arthur Compton , quien "no tuvo el suficiente sentido común como para callarse al respecto. De alguna manera, llegó a un documento que fue a Washington" y "nunca se resolvió". ^{[ c ]}

Vannevar Bush se mostró insatisfecho con la incapacidad del coronel Marshall para impulsar el proyecto con celeridad ^{[ 53 ]} y consideró que se requería un liderazgo más enérgico. Habló con Harvey Bundy y los generales Marshall, Somervell y Styer sobre sus inquietudes, abogando por que el proyecto se pusiera bajo la supervisión de un comité de políticas de alto nivel, con un oficial de prestigio, preferiblemente Styer, como director. ^{[ 39 ]}

Somervell y Styer seleccionaron a Groves para el puesto; el general Marshall ordenó que fuera ascendido a general de brigada, ^{[ 54 ]} ya que se consideró que el título de "general" tendría mayor influencia entre los científicos académicos que trabajaban en el proyecto. ^{[ 55 ]} Las órdenes de Groves lo colocaron directamente bajo el mando de Somervell en lugar de Reybold, y el coronel Marshall ahora respondía ante Groves. ^{[ 56 ]} Groves estableció su cuartel general en Washington, D.C., en el Nuevo Edificio del Departamento de Guerra , donde el coronel Marshall tenía su oficina de enlace. ^{[ 57 ]} Asumió el mando del Proyecto Manhattan el 23 de septiembre de 1942. Más tarde ese día, asistió a una reunión convocada por Stimson, que estableció un Comité de Política Militar, responsable ante el Grupo de Política Superior, compuesto por Bush (con Conant como suplente), Styer y el contralmirante William R. Purnell . ^{[ 54 ]} Tolman y Conant fueron nombrados posteriormente asesores científicos de Groves. ^{[ 58 ]}

El 19 de septiembre, Groves acudió a Donald Nelson , presidente de la Junta de Producción de Guerra, y le solicitó amplia autorización para otorgar la calificación AAA siempre que fuera necesario. Nelson inicialmente se mostró reacio, pero cedió rápidamente cuando Groves amenazó con acudir al presidente. ^{[ 59 ]} Groves prometió no utilizar la calificación AAA a menos que fuera necesario. Pronto se hizo evidente que, para los requisitos rutinarios del proyecto, la calificación AAA era demasiado alta, pero la calificación AA-3 era demasiado baja. Tras una larga campaña, Groves finalmente recibió la autorización AA-1 el 1 de julio de 1944. ^{[ 60 ]} Según Groves, «En Washington uno se daba cuenta de la importancia de la máxima prioridad. Casi todo lo propuesto en la administración Roosevelt tendría máxima prioridad. Eso duraría una o dos semanas, y luego otra cosa obtendría la máxima prioridad». ^{[ 61 ]}

Uno de los primeros problemas de Groves fue encontrar un director para el Proyecto Y , el grupo que diseñaría y construiría la bomba. La opción obvia era uno de los tres directores de laboratorio: Urey, Lawrence o Arthur Compton, pero no se podía prescindir de ellos. Compton recomendó a Oppenheimer, quien ya conocía a fondo los conceptos de diseño de la bomba. Sin embargo, Oppenheimer tenía poca experiencia administrativa y, a diferencia de Urey, Lawrence y Compton, no había ganado un Premio Nobel, galardón que muchos científicos consideraban imprescindible para el director de un laboratorio tan importante. También existía preocupación por la seguridad de Oppenheimer, ya que muchos de sus colaboradores eran comunistas , entre ellos su esposa, Kitty ; su novia, Jean Tatlock ; y su hermano, Frank . Una larga conversación en octubre de 1942 convenció a Groves y Nichols de que Oppenheimer comprendía perfectamente las dificultades que implicaba establecer un laboratorio en una zona remota y que debía ser nombrado su director. Groves eximió personalmente a Oppenheimer de los requisitos de seguridad y le otorgó la autorización el 20 de julio de 1943. ^{[ 62 ] [ 63 ]}

Los británicos y los estadounidenses intercambiaron información nuclear, pero inicialmente no combinaron sus esfuerzos; en 1940-41, el proyecto británico ( Tube Alloys ) era más grande y avanzado. ^{[ 19 ]} El liderazgo británico se opuso inicialmente a una oferta de Bush y Conant en agosto de 1941 para aunar los esfuerzos atómicos de las naciones, ^{[ 64 ]} pero los británicos, que habían realizado avances significativos en la investigación al comienzo de la guerra, no tenían los recursos para llevarla a desarrollo mientras dedicaban una gran parte de su economía a la guerra; Tube Alloys pronto se quedó atrás de su contraparte estadounidense. ^{[ 65 ]} Los roles de los dos países se invirtieron, ^{[ 66 ]} y en enero de 1943 Conant notificó a los británicos que ya no recibirían información atómica excepto en ciertas áreas. ^{[ 67 ] [ 68 ]} Los británicos investigaron la posibilidad de un programa nuclear independiente, pero determinaron que no podría estar listo a tiempo para impactar la guerra en Europa . ^{[ 69 ]}

En marzo de 1943, Conant decidió que James Chadwick y uno o dos científicos británicos más eran lo suficientemente importantes como para que el equipo de diseño de bombas de Los Alamos los necesitara, a pesar del riesgo de revelar secretos del diseño de armas. ^{[ 70 ]} En agosto de 1943, Churchill y Roosevelt negociaron el Acuerdo de Quebec , ^{[ 71 ] [ 72 ]} que estableció el Comité de Política Combinada para coordinar los esfuerzos de Estados Unidos y el Reino Unido; Canadá no fue signatario, pero el Acuerdo preveía un representante canadiense en el Comité de Política Combinada en vista de la contribución de Canadá al esfuerzo. ^{[ 73 ]} Un acuerdo entre Roosevelt y Churchill conocido como el Hyde Park Aide-Mémoire , firmado a finales de septiembre de 1944, extendió el Acuerdo de Quebec al período de posguerra y sugirió que "cuando finalmente se disponga de una 'bomba', tal vez, tras una consideración madura, podría usarse contra los japoneses, a quienes se debería advertir que este bombardeo se repetirá hasta que se rindan". ^{[ 74 ] [ 75 ]}

Cuando se reanudó la cooperación tras el Acuerdo de Quebec, el progreso y los gastos de los estadounidenses asombraron a los británicos. Chadwick presionó para que Gran Bretaña participara en el Proyecto Manhattan en toda su extensión y abandonó las esperanzas de un proyecto británico independiente durante la guerra. ^{[ 69 ]} Con el respaldo de Churchill, intentó asegurar que se atendiera cada solicitud de asistencia de Groves. ^{[ 76 ]} La Misión Británica que llegó a Estados Unidos en diciembre de 1943 incluía a Niels Bohr , Otto Frisch, Klaus Fuchs , Rudolf Peierls y Ernest Titterton . ^{[ 77 ]} Más científicos llegaron a principios de 1944. Si bien los asignados a la difusión gaseosa se marcharon en otoño de 1944, los treinta y cinco que trabajaban con Oliphant y Lawrence en Berkeley fueron asignados a grupos de laboratorio existentes y la mayoría permaneció hasta el final de la guerra. Los diecinueve enviados a Los Álamos también se unieron a grupos existentes, principalmente relacionados con la implosión y el ensamblaje de bombas, pero no con los relacionados con el plutonio. ^{[ 69 ]} El Acuerdo de Quebec especificaba que las armas nucleares no se usarían contra otro país sin el consentimiento mutuo de Estados Unidos y el Reino Unido. En junio de 1945, Wilson acordó que el bombardeo nuclear de Japón se registraría como una decisión del Comité de Política Combinada. ^{[ 78 ]}

El Comité de Política Combinada creó el Fideicomiso de Desarrollo Combinado en junio de 1944, con Groves como su presidente, para adquirir minerales de uranio y torio en los mercados internacionales. El Congo Belga y Canadá poseían gran parte del uranio mundial fuera de Europa del Este, y el Gobierno belga en el exilio se encontraba en Londres. Gran Bretaña acordó ceder a Estados Unidos la mayor parte del mineral belga, ya que no podía utilizar la mayor parte del suministro sin la investigación estadounidense restringida. ^{[ 79 ]} En 1944, el Fideicomiso compró 3.440.000 libras (1.560.000 kg) de mineral de óxido de uranio a empresas que operaban minas en el Congo Belga. Para evitar informar al Secretario del Tesoro de Estados Unidos, Henry Morgenthau Jr. , se utilizó una cuenta especial no sujeta a las auditorías y controles habituales para custodiar los fondos del Fideicomiso. Entre 1944 y su renuncia al Fideicomiso en 1947, Groves depositó un total de 37,5 millones de dólares. ^{[ 80 ]}  

Groves afirmó posteriormente que las contribuciones directas de los científicos británicos al Proyecto Manhattan fueron «útiles, pero no vitales», pero que «probablemente no habría habido bomba atómica que lanzar sobre Hiroshima» sin el impulso británico (en particular el de Churchill). ^{[ 81 ]} La participación británica en tiempos de guerra fue crucial para el éxito de su programa independiente de armas nucleares cuando la Ley McMahon de 1946 puso fin temporalmente a la cooperación nuclear estadounidense. ^{[ 69 ]}

Al día siguiente de asumir el proyecto, Groves fue a Tennessee con el coronel Marshall para inspeccionar el sitio propuesto allí, y Groves quedó impresionado. ^{[ 83 ] [ 84 ]} El 29 de septiembre de 1942, el subsecretario de guerra de los Estados Unidos, Robert P. Patterson, autorizó al Cuerpo de Ingenieros a adquirir 56 000 acres (23 000 ha) de tierra por expropiación forzosa a un costo de $3,5 millones. Posteriormente se adquirieron 3000 acres adicionales (1200 ha) . Alrededor de 1000 familias se vieron afectadas por la orden, que entró en vigor el 7 de octubre. ^{[ 85 ]} Las protestas, las apelaciones legales y una investigación del Congreso de 1943 no tuvieron éxito. ^{[ 86 ]} A mediados de noviembre, los alguaciles estadounidenses estaban colocando avisos de desalojo en las puertas de las granjas, y los contratistas de construcción estaban entrando. ^{[ 87 ]} A algunas familias se les dio un aviso de dos semanas para desalojar las granjas que habían sido sus hogares durante generaciones. ^{[ 88 ]} El costo final de la adquisición de tierras, que no se completó hasta marzo de 1945, fue de solo unos 2,6 millones de dólares, alrededor de 47 dólares por acre. ^{[ 89 ]} Cuando se le presentó una proclamación que declaraba a Oak Ridge como un área de exclusión total a la que nadie podía entrar sin permiso militar, el gobernador de Tennessee , Prentice Cooper , la rompió furiosamente. ^{[ 90 ]}    

Inicialmente conocido como Kingston Demolition Range, el sitio fue renombrado oficialmente como Clinton Engineer Works (CEW) a principios de 1943. ^{[ 91 ]} Mientras Stone & Webster se concentraba en las instalaciones de producción, la firma de arquitectura e ingeniería Skidmore, Owings & Merrill desarrolló una comunidad residencial para 13 000. La comunidad estaba ubicada en las laderas de Black Oak Ridge, de la cual la nueva ciudad de Oak Ridge tomó su nombre. ^{[ 92 ]} La presencia del Ejército en Oak Ridge aumentó en agosto de 1943 cuando Nichols reemplazó a Marshall como jefe del Distrito de Ingenieros de Manhattan. Una de sus primeras tareas fue trasladar la sede del distrito a Oak Ridge, aunque el nombre del distrito no cambió. ^{[ 93 ]} En septiembre de 1943, la administración de las instalaciones de la comunidad fue subcontratada a Turner Construction Company a través de una subsidiaria, la Roane-Anderson Company. ^{[ 94 ]} Los ingenieros químicos participaron en "esfuerzos frenéticos" para producir uranio 235 enriquecido entre un 10 % y un 12 %, con estrictas medidas de seguridad y rápidas aprobaciones para suministros y materiales. ^{[ 95 ]} La población de Oak Ridge pronto se expandió mucho más allá de los planes iniciales, y alcanzó un máximo de 75 000 en mayo de 1945, momento en el que 82 000 personas trabajaban en Clinton Engineer Works, ^{[ 82 ]} y 10 000 en Roane-Anderson. ^{[ 94 ]}

Se consideró la idea de ubicar el Proyecto Y en Oak Ridge, pero se decidió que debía estar en un lugar remoto. Por recomendación de Oppenheimer, la búsqueda de un sitio adecuado se redujo a las cercanías de Albuquerque, Nuevo México , donde Oppenheimer poseía un rancho. ^{[ 96 ]} El 16 de noviembre de 1942, Oppenheimer, Groves, Dudley y otros recorrieron las cercanías de la Escuela Rancho Los Alamos . Oppenheimer expresó una fuerte preferencia por el sitio, citando su belleza natural, que, se esperaba, inspiraría a quienes trabajaban en el proyecto. ^{[ 97 ] [ 98 ]} A los ingenieros les preocupaba el mal estado del camino de acceso y si el suministro de agua sería adecuado, pero por lo demás consideraban que era ideal. ^{[ 99 ]}

Patterson aprobó la adquisición del sitio el 25 de noviembre de 1942, autorizando $440,000 para la compra de 54,000 acres (22,000 ha) precalculados , de los cuales todos menos 8,900 acres (3,600 ha) ya eran propiedad del Gobierno Federal. ^{[ 100 ]} El Secretario de Agricultura Claude R. Wickard otorgó alrededor de 45,000 acres (18,000 ha) de tierras del Servicio Forestal de los Estados Unidos al Departamento de Guerra "mientras continúe la necesidad militar". ^{[ 101 ]} Las compras de tierras en tiempos de guerra finalmente llegaron a 49,383 acres (19,985 ha) , pero solo se gastaron $414,971. ^{[ 102 ]} Los trabajos comenzaron en diciembre de 1942. Groves asignó inicialmente 300.000 dólares para la construcción, tres veces la estimación de Oppenheimer, pero para cuando Sundt ^{[ d ]} terminó el 30 de noviembre de 1943, se habían gastado más de 7 millones de dólares. ^{[ 105 ]}     

Durante la guerra, Los Alamos era conocido como "Sitio Y" o "la Colina". ^{[ 106 ]} Inicialmente, se planeó que fuera un laboratorio militar con Oppenheimer y otros investigadores comisionados al Ejército, pero Robert Bacher e Isidor Rabi se opusieron a la idea y convencieron a Oppenheimer de que otros científicos también se opondrían. Entonces, Conant, Groves y Oppenheimer idearon un compromiso por el cual el laboratorio sería operado por la Universidad de California bajo contrato con el Departamento de Guerra. ^{[ 107 ]} Dorothy McKibbin dirigía la oficina en Santa Fe, donde recibía a los recién llegados y les expedía pases. ^{[ 108 ]}

El 25 de junio de 1942, un consejo del Ejército-OSRD decidió construir una planta piloto para la producción de plutonio en la reserva forestal de Argonne , al suroeste de Chicago. Esta fue designada como Sitio A. En julio, Nichols gestionó el arrendamiento de 1025 acres (415 ha) al Distrito de Reservas Forestales del Condado de Cook , y el Capitán James F. Grafton fue nombrado ingeniero del área de Chicago. Pronto se hizo evidente que la escala de las operaciones era demasiado grande para la zona, y se decidió construir la planta piloto en Oak Ridge y mantener un centro de investigación y pruebas en Chicago. ^{[ 109 ] [ 110 ]} 

Los retrasos en la construcción de la planta en el Sitio A llevaron a Arthur Compton a autorizar al Laboratorio Metalúrgico a construir el primer reactor nuclear bajo las gradas del Stagg Field en la Universidad de Chicago. El reactor requería una enorme cantidad de bloques de grafito altamente purificados y uranio en forma metálica y de óxido en polvo. En ese momento, la fuente de uranio puro era limitada ; Frank Spedding , de la Universidad Estatal de Iowa, solo pudo producir dos toneladas cortas . La planta de lámparas Westinghouse suministró tres toneladas cortas , producidas apresuradamente con un proceso improvisado. Goodyear Tire construyó un gran globo cuadrado para albergar el reactor. ^{[ 111 ] [ 112 ]}

El 2 de diciembre de 1942, un equipo liderado por Enrico Fermi inició la primera reacción nuclear en cadena artificial ^{autosostenible en un} reactor experimental conocido como Chicago Pile-1 . ^{[ 114 ]} El punto en el que una reacción se vuelve autosostenible se conoció como "alcanzar la criticidad". Compton informó del éxito a Conant en Washington, D.C., mediante una llamada telefónica codificada, diciendo: "El navegante italiano [Fermi] acaba de aterrizar en el nuevo mundo". ^{[ 115 ] [ f ]}

En enero de 1943, el sucesor de Grafton, el mayor Arthur V. Peterson , ordenó el desmantelamiento de Chicago Pile-1 y su posterior reensamblaje en el Sitio A, en la reserva forestal, ya que consideraba que el funcionamiento de un reactor era demasiado peligroso para una zona densamente poblada. ^{[ 116 ]} El Sitio A continuó la investigación científica como una extensión secreta del Laboratorio Metalúrgico de la universidad. Chicago Pile-3 , el primer reactor de agua pesada, también alcanzó la criticidad en este sitio, el 15 de mayo de 1944. ^{[ 117 ] [ 118 ]} Después de la guerra, las operaciones en el Sitio A se trasladaron aproximadamente 9,7 km (6 millas) al condado de DuPage , la ubicación actual del Laboratorio Nacional Argonne . ^{[ 110 ]} 

En diciembre de 1942, existía preocupación de que incluso Oak Ridge estuviera demasiado cerca de un importante centro de población (Knoxville) en el improbable caso de un grave accidente nuclear. Groves contrató a DuPont en noviembre de 1942 como contratista principal para la construcción del complejo de producción de plutonio. El presidente de la compañía, Walter S. Carpenter Jr. , no buscaba ningún tipo de beneficio; por razones legales, se acordó una tarifa simbólica de un dólar. ^{[ 119 ]}

DuPont recomendó que el sitio se ubicara lejos de la planta de producción de uranio existente en Oak Ridge. ^{[ 120 ]} En diciembre de 1942, Groves envió al coronel Franklin Matthias y a ingenieros de DuPont a explorar posibles sitios. Matthias informó que el sitio de Hanford, cerca de Richland, Washington , era "ideal en prácticamente todos los aspectos". Estaba aislado y cerca del río Columbia , que podía suministrar suficiente agua para enfriar los reactores. Groves visitó el sitio en enero y estableció la Fábrica de Ingeniería de Hanford (HEW), con nombre en clave "Sitio W". ^{[ 121 ]}

El subsecretario Patterson dio su aprobación el 9 de febrero, asignando 5  millones de dólares para la adquisición de 430 000 acres (170 000 ha) . El gobierno federal reubicó a unos 1500 residentes de asentamientos cercanos, así como a los Wanapum y otras tribus que utilizaban la zona. Surgió una disputa con los agricultores sobre la compensación por los cultivos que ya se habían sembrado. Cuando los plazos lo permitían, el Ejército autorizaba la cosecha, pero esto no siempre era posible. ^{[ 121 ]} El proceso de adquisición de tierras se prolongó y no se completó antes del fin del Proyecto Manhattan en diciembre de 1946. ^{[ 122 ]} 

La disputa no retrasó el trabajo. Aunque el progreso en el diseño del reactor en Metallurgical Laboratory y DuPont no estaba lo suficientemente avanzado como para predecir con precisión el alcance del proyecto, en abril de 1943 se inició la construcción de instalaciones para unos 25 000 trabajadores, de los cuales se esperaba que la mitad viviera en el lugar. Para julio de 1944, se habían erigido unos 1200 edificios y casi 51 000 personas vivían en el campamento de construcción. Como ingeniero de área, Matthias ejercía el control general del sitio. ^{[ 123 ]} En su apogeo, el campamento de construcción era la tercera ciudad más poblada del estado de Washington. ^{[ 124 ]} Hanford operaba una flota de más de 900 autobuses, más que la ciudad de Chicago. ^{[ 125 ]} Al igual que Los Alamos y Oak Ridge, Richland era una comunidad cerrada con acceso restringido, pero se parecía más a una típica ciudad estadounidense en auge durante la guerra: el perfil militar era menor y los elementos de seguridad física, como vallas altas y perros guardianes, eran menos evidentes. ^{[ 126 ]}

Canadá proporcionó investigación, extracción y producción de uranio y plutonio, y científicos canadienses trabajaron en Los Alamos. ^{[ 127 ] [ 128 ]}

Aunque los diseños preferidos de DuPont para los reactores nucleares eran refrigerados por helio y usaban grafito como moderador, DuPont aún expresó interés en usar agua pesada como respaldo. El Proyecto P-9 era el nombre en clave del gobierno para el programa de producción de agua pesada. Se estimó que se requerirían 3 toneladas cortas (2,7 t) de agua pesada por mes. La planta en Trail, entonces en construcción, podía producir 0,5 toneladas cortas (0,45 t) por mes. Por lo tanto, Groves autorizó a DuPont a establecer instalaciones de agua pesada en Morgantown Ordnance Works, cerca de Morgantown, Virginia Occidental ; en Wabash River Ordnance Works , cerca de Dana y Newport, Indiana ; y en Alabama Ordnance Works , cerca de Childersburg y Sylacauga, Alabama . Aunque se las conocía como Ordnance Works y se pagaban bajo contratos del Departamento de Artillería , fueron construidas y operadas por el Cuerpo de Ingenieros del Ejército. Las plantas estadounidenses usaban un proceso diferente al de Trail; El agua pesada se extrajo por destilación, aprovechando el punto de ebullición ligeramente más alto del agua pesada. ^{[ 132 ] [ 133 ]}  

La materia prima clave para el proyecto fue el uranio, que se utilizó como combustible para los reactores, como materia prima que se transformó en plutonio y, en su forma enriquecida, en la propia bomba atómica. En 1940 se conocían cuatro importantes yacimientos de uranio: en Colorado, en el norte de Canadá, en Joachimsthal en Checoslovaquia y en el Congo Belga . ^{[ 134 ]} Todos, excepto Joachimsthal, estaban en manos aliadas. Un estudio de 1942 determinó que había cantidades suficientes de uranio disponibles para satisfacer los requisitos del proyecto. ^{[ 135 ] [ g ]} Nichols acordó con el Departamento de Estado que se impusieran controles de exportación al óxido de uranio y negoció la compra de 1200 toneladas cortas (1100 t) de mineral de uranio del Congo Belga que se almacenaba en un depósito en Staten Island y las existencias restantes de mineral extraído almacenadas en el Congo. Negoció con Eldorado Gold Mines la compra de mineral de su refinería en Port Hope, Ontario. Posteriormente, el gobierno canadiense adquirió las acciones de la compañía hasta obtener una participación mayoritaria. ^{[ 137 ]} 

De estos minerales, los del Congo Belga contenían, con diferencia, la mayor cantidad de uranio por masa de roca. ^{[ 138 ] [ h ]} Más allá de sus necesidades en tiempos de guerra, los líderes estadounidenses y británicos concluyeron que era en interés de sus países controlar la mayor cantidad posible de depósitos de uranio del mundo. La mina Shinkolobwe se inundó y cerró, y Nichols intentó sin éxito negociar su reapertura y la venta de toda la producción futura a los Estados Unidos con Edgar Sengier , el director de la empresa propietaria de la mina, la Union Minière du Haut-Katanga . ^{[ 140 ]} El asunto fue entonces tratado por el Comité de Política Combinada. Como el 30 por ciento de las acciones de Union Minière estaban controladas por intereses británicos, los británicos tomaron la delantera en las negociaciones. Sir John Anderson y el embajador John Winant llegaron a un acuerdo con Sengier y el gobierno belga en mayo de 1944 para la reapertura de la mina y la compra de 1720 toneladas cortas (1560 t) de mineral a 1,45 dólares la libra. ^{[ 141 ]} Para evitar la dependencia de los británicos y canadienses en materia de mineral, Groves también gestionó la compra de las reservas de la US Vanadium Corporation en Uravan, Colorado . ^{[ 142 ]} 

El mineral en bruto se disolvió en ácido nítrico para producir nitrato de uranilo , que se procesó en trióxido de uranio , el cual se redujo a dióxido de uranio de alta pureza . ^{[ 143 ]} En julio de 1942, Mallinckrodt producía una tonelada de óxido de alta pureza al día, pero convertirlo en uranio metálico resultó inicialmente más difícil. ^{[ 144 ]} La producción era demasiado lenta y la calidad inaceptablemente baja. Se estableció una sucursal del Laboratorio Metalúrgico en el Iowa State College en Ames, Iowa , bajo la dirección de Frank Spedding para investigar alternativas. Esto se conoció como el Proyecto Ames , y su proceso Ames estuvo disponible en 1943. ^{[ 145 ]}

El uranio natural se compone de un 99,3 % de uranio-238 y un 0,7 % de uranio-235, pero como solo este último es fisionable , debe separarse físicamente del isótopo más abundante. Se consideraron varios métodos para el enriquecimiento de uranio , la mayoría de los cuales se llevaron a cabo en Oak Ridge. ^{[ 146 ]} La tecnología más obvia, la centrífuga, fracasó, pero las tecnologías de separación electromagnética, difusión gaseosa y difusión térmica tuvieron éxito y contribuyeron al proyecto. En febrero de 1943, Groves tuvo la idea de utilizar la producción de algunas plantas como materia prima para otras. ^{[ 147 ]}

Separación electromagnética

La separación electromagnética de isótopos se desarrolló en el Laboratorio de Radiación de la Universidad de California. Este método empleaba dispositivos conocidos como calutrones . El nombre derivaba de las palabras California , universidad y ciclotrón . ^{[ 154 ]} En el proceso electromagnético, un campo magnético desviaba las partículas cargadas según su masa. ^{[ 155 ]} El proceso no era ni científicamente elegante ni industrialmente eficiente. ^{[ 156 ]} En comparación con una planta de difusión gaseosa o un reactor nuclear, una planta de separación electromagnética consumiría más materiales escasos, requeriría más mano de obra para su funcionamiento y costaría más construirla. No obstante, el proceso fue aprobado porque se basaba en tecnología probada y, por lo tanto, representaba un menor riesgo. Además, podía construirse por etapas y alcanzar rápidamente la capacidad industrial. ^{[ 154 ]}

Marshall y Nichols descubrieron que el proceso de separación de isótopos electromagnéticos requeriría 5000 toneladas cortas (4500 toneladas métricas) de cobre, que escaseaba gravemente. Sin embargo, se podía sustituir por plata, en una proporción de 11:10 de cobre a plata. El 3 de agosto de 1942, Nichols se reunió con el subsecretario del Tesoro, Daniel W. Bell , y solicitó la transferencia de 6000 toneladas de lingotes de plata del depósito de lingotes de West Point . ^{[ 157 ]} Finalmente, se utilizaron 14 700 toneladas cortas (13 300 toneladas métricas; 430 000 000 onzas troy) . ^{[ 158 ]} Las barras de plata de 1000 onzas troy (31 kg) se fundieron en lingotes cilíndricos, se extruyeron en tiras y se enrollaron en bobinas magnéticas. ^{[ 158 ] [ 159 ]} 

La responsabilidad del diseño y la construcción de la planta de separación electromagnética, que llegó a llamarse Y-12 , se asignó a Stone & Webster en junio de 1942. El diseño contemplaba cinco unidades de procesamiento de primera etapa, conocidas como pistas Alpha, y dos unidades para el procesamiento final, conocidas como pistas Beta. En septiembre de 1943, Groves autorizó la construcción de cuatro pistas más, conocidas como Alpha II. La construcción comenzó en febrero de 1943. ^{[ 161 ]} La segunda Alpha I estaba operativa a finales de enero de 1944, la primera Beta y la primera y tercera Alpha I entraron en funcionamiento en marzo, y la cuarta Alpha I estaba operativa en abril. Las cuatro pistas Alpha II se completaron entre julio y octubre de 1944. ^{[ 162 ]} Tennessee Eastman fue contratada para administrar Y-12. ^{[ 163 ]} Los calutrones fueron entregados a operadoras capacitadas de Tennessee Eastman conocidas como las Calutron Girls . ^{[ 164 ]}

Los calutrones enriquecieron inicialmente el contenido de uranio-235 a entre el 13 % y el 15 %, y enviaron los primeros cientos de gramos a Los Alamos en marzo de 1944. Solo 1 parte de cada 5825 de la alimentación de uranio se convirtió en producto. Gran parte del resto se esparció sobre el equipo durante el proceso. Los intensos esfuerzos de recuperación ayudaron a aumentar la producción al 10 % de la alimentación de uranio-235 en enero de 1945. En febrero, las pistas de Alpha comenzaron a recibir alimentación ligeramente enriquecida (1,4 %) de la nueva planta de difusión térmica S-50, y al mes siguiente recibieron alimentación mejorada (5 %) de la planta de difusión gaseosa K-25. En agosto, K-25 producía uranio suficientemente enriquecido como para alimentar directamente las pistas de Beta. ^{[ 165 ]}

Difusión gaseosa

El método más prometedor, pero también el más complejo, de separación de isótopos fue la difusión gaseosa. La ley de Graham establece que la velocidad de efusión de un gas es inversamente proporcional a la raíz cuadrada de su masa molecular ; por lo tanto, en una caja que contiene una membrana semipermeable y una mezcla de dos gases, las moléculas más ligeras saldrán del recipiente más rápidamente que las más pesadas. La idea era que dichas cajas pudieran formar una cascada de bombas y membranas, con cada etapa sucesiva conteniendo una mezcla ligeramente más enriquecida. La investigación sobre este proceso fue llevada a cabo en la Universidad de Columbia por un grupo que incluía a Harold Urey, Karl P. Cohen y John R. Dunning . ^{[ 166 ]}

En noviembre de 1942, el Comité de Política Militar aprobó la construcción de una planta de difusión gaseosa de 600 etapas. ^{[ 167 ]} El 14 de diciembre, MW Kellogg aceptó una oferta para construir la planta, cuyo nombre en clave era K-25. Se creó una entidad corporativa separada llamada Kellex para el proyecto. ^{[ 168 ]} El proceso enfrentó formidables dificultades técnicas. El gas altamente corrosivo hexafluoruro de uranio tuvo que ser utilizado ya que no se pudo encontrar un sustituto, y los motores y las bombas tuvieron que ser herméticos al vacío y encerrados en gas inerte. El mayor problema fue el diseño de la barrera, que tenía que ser fuerte, porosa y resistente a la corrosión. Edward Adler y Edward Norris crearon una barrera de malla de níquel electrochapado. Se construyó una planta piloto de seis etapas en Columbia para probar el proceso, pero el prototipo resultó ser demasiado frágil. Kellex, los Laboratorios Bell Telephone y la Corporación Bakelite desarrollaron una barrera rival a partir de níquel en polvo . En enero de 1944, Groves ordenó la producción de la barrera Kellex. ^{[ 169 ] [ 170 ]}

El diseño de Kellex para K-25 contemplaba una estructura en forma de U de cuatro pisos y 0,80 km de longitud, que contenía 54 edificios contiguos. Estos se dividían en nueve secciones con celdas de seis etapas. Un equipo de topografía comenzó la construcción delimitando el terreno de ² km² (500 acres ) en mayo de 1943. Las obras del edificio principal comenzaron en octubre de 1943, y la planta piloto de seis etapas estuvo lista para operar el 17 de abril de 1944. En 1945, Groves canceló las etapas superiores y ordenó a Kellex que, en su lugar, diseñara y construyera una unidad de alimentación lateral de 540 etapas, que se conoció como K-27. Kellex transfirió la última unidad al contratista operador, Union Carbide and Carbon, el 11 de septiembre de 1945. El costo total, incluyendo la planta K-27 terminada después de la guerra, ascendió a 480 millones de dólares. ^{[ 171 ]}   

La planta de producción comenzó a operar en febrero de 1945, y a medida que se ponían en marcha las distintas etapas, la calidad del producto mejoraba. En abril de 1945, el K-25 alcanzó un enriquecimiento del 1,1 %, y la producción de la planta de difusión térmica S-50 comenzó a utilizarse como materia prima. Parte del producto fabricado al mes siguiente alcanzó un enriquecimiento cercano al 7 %. En agosto, la última de las 2892 etapas entró en funcionamiento. El K-25 y el K-27 alcanzaron su máximo potencial a principios de la posguerra, cuando eclipsaron a las demás plantas de producción y se convirtieron en los prototipos de una nueva generación de plantas. ^{[ 172 ]}

difusión térmica

El proceso de difusión térmica se basó en la teoría de Sydney Chapman y David Enskog , que explicaba que cuando un gas mixto pasa a través de un gradiente de temperatura, el más pesado tiende a concentrarse en el extremo frío y el más ligero en el extremo caliente. ^{[ 173 ]} Fue desarrollado por científicos de la Armada de los Estados Unidos, pero no fue una de las tecnologías de enriquecimiento seleccionadas inicialmente para su uso en el Proyecto Manhattan. Esto se debió principalmente a dudas sobre su viabilidad técnica, pero la rivalidad entre los servicios del Ejército y la Armada también influyó. ^{[ 174 ]} El Laboratorio de Investigación Naval continuó la investigación bajo la dirección de Philip Abelson, pero hubo poco contacto con el Proyecto Manhattan hasta abril de 1944, cuando el capitán William S. Parsons , el oficial naval a cargo del desarrollo de armamento en Los Alamos, le trajo a Oppenheimer noticias de un progreso alentador en la difusión térmica. Oppenheimer informó a Groves, quien aprobó la construcción de una planta térmica el 24 de junio de 1944. ^{[ 175 ]}

Groves contrató a la HK Ferguson Company de Cleveland , Ohio, para construir la planta de difusión térmica, que fue designada S-50. ^{[ 176 ]} Los planes contemplaban la instalación de 2142 columnas de difusión de 15 m (48 pies ) de altura dispuestas en 21 bastidores. Dentro de cada columna había tres tubos concéntricos. El vapor, obtenido de la cercana central eléctrica K-25 ^{[ i ]} a una presión de 690 kPa (100 libras por pulgada cuadrada) y una temperatura de 285 °C (545 °F ) , fluía hacia abajo a través de la tubería de níquel más interna de 32 mm (1,25 pulgadas) , mientras que el agua a 68 °C (155 °F) fluía hacia arriba a través de la tubería de hierro más externa. El hexafluoruro de uranio fluía por la tubería de cobre central, y la separación isotópica del uranio se producía entre las tuberías de níquel y cobre. ^{[ 177 ]} Los trabajos comenzaron el 9 de julio de 1944, y la planta S-50 inició operaciones parciales en septiembre. Las fugas limitaron la producción y obligaron a cierres durante los meses siguientes, pero en junio de 1945 la planta S-50 produjo 12.730 libras (5.770 kg) de producto ligeramente enriquecido. ^{[ 178 ]}        

Para marzo de 1945, los 21 bastidores de producción estaban en funcionamiento. Inicialmente, la producción del S-50 se alimentaba al Y-12, pero a partir de marzo de 1945 los tres procesos de enriquecimiento se ejecutaron en serie. El S-50 se convirtió en la primera etapa, enriqueciendo el uranio del 0,71% al 0,89% de uranio-235. Este se alimentaba luego al proceso de difusión gaseosa en la planta K-25, que producía un producto enriquecido a aproximadamente el 23%. A su vez, este se alimentaba al Y-12, ^{[ 179 ]} que lo elevaba a aproximadamente el 89%, suficiente para su uso en armas nucleares. Aproximadamente 50 kilogramos (110 lb) de uranio enriquecido al 89% fueron entregados a Los Alamos en julio de 1945. Los 50 kg completos , junto con algo de uranio enriquecido al 50%, con un promedio de aproximadamente el 85% de enriquecimiento, se utilizaron en la primera bomba Little Boy . ^{[ 180 ]}  

En marzo de 1943, DuPont comenzó la construcción de una planta de plutonio en un terreno de 112 acres (0,5 ^km² ) en Oak Ridge. Concebida como planta piloto para las instalaciones de producción más grandes en Hanford, incluía el reactor de grafito X-10 refrigerado por aire , una planta de separación química e instalaciones de apoyo. Debido a la posterior decisión de construir reactores refrigerados por agua en Hanford, solo la planta de separación química funcionó como una verdadera planta piloto. ^{[ 182 ]} El reactor de grafito X-10 consistía en un enorme bloque de grafito, de 24 pies (7,3 m) por lado, con un peso aproximado de 1500 toneladas cortas (1400 t) , rodeado por 7 pies (2,1 m) de hormigón de alta densidad como escudo contra la radiación. ^{[ 182 ]}    

La mayor dificultad se presentó con los lingotes de uranio producidos por Mallinckrodt y Metal Hydrides. Estos debían recubrirse con aluminio para evitar la corrosión y la fuga de productos de fisión al sistema de refrigeración. La Grasselli Chemical Company intentó desarrollar un proceso de inmersión en caliente sin éxito. Alcoa probó el enlatado, desarrollando un nuevo proceso para la soldadura sin fundente; el 97 % de los latas superaron una prueba de vacío estándar, pero las pruebas a alta temperatura indicaron una tasa de fallos superior al 50 %. No obstante, la producción comenzó en junio de 1943. El Laboratorio Metalúrgico finalmente desarrolló una técnica de soldadura mejorada con la ayuda de General Electric , que se incorporó al proceso de producción en octubre de 1943. ^{[ 183 ]}

El reactor de grafito X-10 alcanzó la criticidad el 4 de noviembre de 1943 con aproximadamente 30 toneladas cortas (27 t) de uranio. Una semana después, la carga se incrementó a 36 toneladas cortas (33 t) , elevando su generación de energía a 500 kW, y a finales de mes se crearon los primeros 500 mg de plutonio. ^{[ 184 ]} Modificaciones graduales aumentaron la potencia a 4000 kW en julio de 1944. El X-10 operó como planta de producción hasta enero de 1945, cuando se destinó a la investigación. ^{[ 185 ]}     

Aunque se optó por un diseño refrigerado por aire para el reactor de Oak Ridge con el fin de facilitar una construcción rápida, esto resultó poco práctico para los reactores de producción, mucho más grandes. Los diseños iniciales del Laboratorio Metalúrgico y DuPont utilizaban helio para la refrigeración, antes de determinar que un reactor refrigerado por agua era más sencillo, económico y rápido de construir. ^{[ 186 ]} El diseño no estuvo disponible hasta el 4 de octubre de 1943; mientras tanto, Matthias se centró en mejorar el emplazamiento de Hanford mediante la construcción de alojamientos, la mejora de las carreteras, la construcción de una línea de desvío ferroviario y la modernización de las líneas de electricidad, agua y teléfono. ^{[ 187 ]}

Al igual que en Oak Ridge, la mayor dificultad se presentó durante el enlatado de los lingotes de uranio, proceso que comenzó en Hanford en marzo de 1944. Estos se sometieron a un proceso de decapado para eliminar la suciedad y las impurezas, se sumergieron en bronce fundido, estaño y aleación de aluminio-silicio , se enlataron mediante prensas hidráulicas y, finalmente, se sellaron mediante soldadura por arco bajo atmósfera de argón. Por último, se probaron para detectar agujeros o soldaduras defectuosas. Lamentablemente, la mayoría de los lingotes enlatados no superaron las pruebas inicialmente, lo que resultó en una producción de solo unos pocos por día. Sin embargo, se logró un progreso constante y, para junio de 1944, la producción aumentó hasta el punto en que parecía haber suficientes lingotes enlatados disponibles para iniciar el Reactor B según lo previsto en agosto de 1944. ^{[ 188 ]}

El trabajo en el reactor B, el primero de los seis reactores de 250 MW planificados  , comenzó el 10 de octubre de 1943. ^{[ 189 ]} Los complejos de reactores recibieron designaciones de letras de la A a la F, desarrollándose primero los sitios B, D y F, ya que esto maximizaba la distancia entre los reactores. Fueron los únicos construidos durante el Proyecto Manhattan. ^{[ 190 ]} Se utilizaron unas 390 toneladas cortas (350 t) de acero, 17 400 yardas cúbicas (13 300 m³ ) de hormigón, 50 000 bloques de hormigón y 71 000 ladrillos de hormigón para construir el edificio ^de 120 pies (37 m) de altura.   

La construcción del reactor comenzó en febrero de 1944. ^{[ 191 ]} Bajo la supervisión de Compton, Matthias, Crawford Greenewalt de DuPont , Leona Woods y Fermi, quien insertó el primer bloque, el reactor se puso en marcha el 13 de septiembre de 1944. Durante los días siguientes, se cargaron 838 tubos y el reactor alcanzó la criticidad. Poco después de la medianoche del 27 de septiembre, los operadores comenzaron a retirar las barras de control para iniciar la producción. Al principio todo parecía ir bien, pero alrededor de las 03:00 el nivel de potencia empezó a caer y a las 06:30 el reactor se había apagado por completo. Se investigó el agua de refrigeración para comprobar si había fugas o contaminación. Al día siguiente, el reactor volvió a arrancar, solo para apagarse una vez más. ^{[ 192 ] [ 193 ]}

Fermi contactó a Chien-Shiung Wu , quien identificó la causa del problema como envenenamiento por neutrones del xenón-135 , que tiene una vida media de 9,2 horas. ^{[ 194 ]} Fermi, Woods, Donald J. Hughes y John Archibald Wheeler calcularon entonces la sección transversal nuclear del xenón-135, que resultó ser 30 000 veces mayor que la del uranio. ^{[ 195 ]} El ingeniero de DuPont, George Graves, se había desviado del diseño original del Laboratorio Metalúrgico en el que el reactor tenía 1500 tubos dispuestos en círculo, y había añadido 504 tubos adicionales para llenar las esquinas. Los científicos habían considerado inicialmente que este sobrediseño era una pérdida de tiempo y dinero, pero Fermi se dio cuenta de que al cargar los 2004 tubos, el reactor podría alcanzar el nivel de potencia requerido y producir plutonio de manera eficiente. ^{[ 196 ]} El reactor D se puso en marcha el 17 de diciembre de 1944 y el reactor F el 25 de febrero de 1945. ^{[ 197 ]}

Mientras tanto, los químicos consideraron cómo separar el plutonio del uranio cuando se desconocían sus propiedades químicas. Trabajando con las minúsculas cantidades de plutonio disponibles en el Laboratorio Metalúrgico en 1942, un equipo dirigido por Charles M. Cooper desarrolló un proceso de fluoruro de lantano que fue elegido para la planta piloto de separación. Posteriormente, Seaborg y Stanly G. Thomson desarrollaron un segundo proceso de separación, el proceso de fosfato de bismuto . ^{[ 198 ]} Greenewalt se inclinó por el proceso de fosfato de bismuto debido a la naturaleza corrosiva del fluoruro de lantano, y fue seleccionado para las plantas de separación de Hanford. ^{[ 199 ]} Una vez que X-10 comenzó a producir plutonio, la planta piloto de separación se puso a prueba. El primer lote se procesó con una eficiencia del 40%, pero en los meses siguientes esta aumentó al 90%. ^{[ 185 ]}

En Hanford, inicialmente se dio máxima prioridad a las instalaciones del área 300: edificios para probar materiales, preparar uranio y ensamblar y calibrar instrumentación. Uno de los edificios albergaba el equipo de encapsulado para los lingotes de uranio, mientras que otro contenía un pequeño reactor de prueba. A pesar de su prioridad, el trabajo en el área 300 se retrasó debido a la naturaleza única y compleja de las instalaciones y a la escasez de mano de obra y materiales durante la guerra. ^{[ 200 ]}

Los planes iniciales contemplaban la construcción de dos plantas de separación en cada una de las áreas conocidas como 200-Oeste y 200-Este. Posteriormente, esto se redujo a dos, las plantas T y U, en 200-Oeste y una, la planta B, en 200-Este. ^{[ 201 ]} Cada planta de separación constaba de cuatro edificios: un edificio de celdas de proceso o "cañón" (conocido como 221), un edificio de concentración (224), un edificio de purificación (231) y un almacén de revistas (213). Los cañones tenían 800 pies (240 m) de largo y 65 pies (20 m) de ancho. Cada uno constaba de cuarenta celdas de 17,7 x 13 x 20 pies (5,4 x 4,0 x 6,1 m) . ^{[ 202 ]}   

Las obras de los edificios 221-T y 221-U comenzaron en enero de 1944, completándose el primero en septiembre y el segundo en diciembre. El edificio 221-B se terminó en marzo de 1945. Debido a los altos niveles de radiactividad, el trabajo en las plantas de separación debía realizarse mediante control remoto utilizando circuito cerrado de televisión, algo inaudito en 1943. El mantenimiento se llevaba a cabo con la ayuda de una grúa puente y herramientas especialmente diseñadas. Los edificios 224 eran más pequeños porque tenían menos material que procesar, y este era menos radiactivo. Los edificios 224-T y 224-U se terminaron el 8 de octubre de 1944, y el 224-B le siguió el 10 de febrero de 1945. Los métodos de purificación que finalmente se utilizaron en el 231-W aún se desconocían cuando comenzó la construcción el 8 de abril de 1944, pero la planta estaba terminada y los métodos se seleccionaron a finales de año. ^{[ 203 ]} El 5 de febrero de 1945, Matthias entregó personalmente el primer envío de 80  g de nitrato de plutonio con una pureza del 95% a un mensajero de Los Alamos en Los Ángeles. ^{[ 197 ]}

En 1943, los esfuerzos de desarrollo se dirigieron a un arma de fisión tipo cañón con plutonio llamada Thin Man . La investigación inicial sobre las propiedades del plutonio se realizó utilizando plutonio-239 generado en ciclotrón, que era extremadamente puro pero solo podía crearse en cantidades muy pequeñas. Los Alamos recibió la primera muestra de plutonio del reactor Clinton X-10 en abril de 1944 y, a los pocos días, Emilio Segrè descubrió un problema: el plutonio producido en el reactor tenía una mayor concentración de plutonio-240, lo que resultaba en una tasa de fisión espontánea hasta cinco veces mayor que la del plutonio de ciclotrón. ^{[ 204 ]}

Esto lo hacía inadecuado para su uso en un arma de tipo cañón, ya que el plutonio-240 iniciaría la reacción en cadena demasiado pronto, provocando una predetonación que dispersaría la masa crítica después de que una cantidad mínima de plutonio se hubiera fisionado (un fallo ). Se sugirió un cañón de mayor velocidad, pero se consideró impracticable. También se consideró la posibilidad de separar los isótopos, pero se descartó, ya que el plutonio-240 es incluso más difícil de separar del plutonio-239 que el uranio-235 del uranio-238, e intentarlo "retrasaría el arma indefinidamente". ^{[ 205 ]}

El trabajo en un método alternativo de diseño de bombas, conocido como implosión, había comenzado anteriormente bajo la dirección del físico Seth Neddermeyer . La implosión utilizaba explosivos para comprimir una esfera subcrítica de material fisionable en una forma más pequeña y densa. La masa crítica se acumula en mucho menos tiempo que con el método de cañón. Cuando los átomos fisionables están más juntos, la tasa de captura de neutrones aumenta, ^{[ 206 ]} por lo que también hace un uso más eficiente del material fisionable. ^{[ 207 ]} Las investigaciones de Neddermeyer de 1943 y principios de 1944 fueron prometedoras, pero también dejaron claro que un arma de implosión era más compleja que el diseño de tipo cañón, tanto desde una perspectiva teórica como de ingeniería. ^{[ 208 ]} En septiembre de 1943, John von Neumann , que tenía experiencia con cargas huecas , propuso utilizar una configuración esférica en lugar de la cilíndrica en la que trabajaba Neddermeyer. ^{[ 209 ]}

Un esfuerzo acelerado en el diseño de implosión, con nombre en clave Fat Man , comenzó en agosto de 1944 cuando Oppenheimer implementó una reorganización radical del laboratorio de Los Alamos para centrarse en la implosión. ^{[ 210 ]} Se crearon dos nuevos grupos en Los Alamos para desarrollar el arma de implosión, la División X (de explosivos) dirigida por el experto en explosivos George Kistiakowsky y la División G (de artilugio) bajo Robert Bacher. ^{[ 211 ] [ 212 ]} El nuevo diseño presentaba lentes explosivas que concentraban la implosión en una forma esférica. ^{[ 213 ]} El diseño de las lentes resultó ser lento, difícil y frustrante. ^{[ 213 ]} Se probaron varios explosivos antes de decidirse por la composición B y el baratol . ^{[ 214 ]} El diseño final se parecía a un balón de fútbol, ​​con 20 lentes hexagonales y 12 pentagonales, cada una con un peso aproximado de 80 libras (36 kg) . Para lograr la detonación precisa se requerían detonadores eléctricos rápidos, fiables y seguros , de los cuales había dos para cada lente para mayor fiabilidad. ^{[ 215 ]} Utilizaron detonadores de alambre de puente explosivo , un nuevo invento desarrollado en Los Álamos por un grupo liderado por Luis Álvarez . ^{[ 216 ] [ 217 ]} 

Para estudiar el comportamiento de las ondas de choque convergentes , Robert Serber ideó el experimento RaLa , que utilizó el radioisótopo de corta duración lantano-140 , una potente fuente de radiación gamma . La fuente de rayos gamma se colocó en el centro de una esfera metálica rodeada por las lentes explosivas, que a su vez se encontraban dentro de una cámara de ionización . Esto permitió obtener una película de rayos X de la implosión. Las lentes se diseñaron principalmente a partir de esta serie de pruebas. ^{[ 218 ]} En su historia del proyecto de Los Alamos, David Hawkins escribió: «RaLa se convirtió en el experimento individual más importante que afectó al diseño final de la bomba». ^{[ 219 ]}

Dentro de los explosivos había un empujador de aluminio, que proporcionaba una transición suave del explosivo de densidad relativamente baja a la siguiente capa, el compactador de uranio natural. Su función principal era mantener la masa crítica unida el mayor tiempo posible, pero también reflejaba neutrones hacia el núcleo y parte de su uranio se fisionaba. Para evitar la predetonación por un neutrón externo, el compactador estaba recubierto con una fina capa de boro absorbente de neutrones. ^{[ 215 ]} Se desarrolló un iniciador de neutrones modulado de polonio-berilio , conocido como "erizo", ^{[ 220 ]} para iniciar la reacción en cadena en el momento preciso. ^{[ 221 ]} Este trabajo sobre la química y la metalurgia del polonio radiactivo fue dirigido por Charles Allen Thomas de la Compañía Monsanto y se conoció como el Proyecto Dayton . ^{[ 222 ]} Las pruebas requerían hasta 500 curies por mes de polonio, que Monsanto pudo suministrar. ^{[ 223 ]} Todo el conjunto estaba encerrado en una carcasa de bomba de duraluminio para protegerlo de las balas y la metralla. ^{[ 215 ]}

La tarea final de los metalúrgicos fue determinar cómo fundir plutonio en una esfera. Las dificultades se hicieron evidentes cuando los intentos de medir la densidad del plutonio dieron resultados inconsistentes. Al principio se sospechó contaminación, pero pronto se determinó que había múltiples alótropos de plutonio . ^{[ 224 ]} La fase α frágil que existe a temperatura ambiente cambia a la fase β plástica a temperaturas más altas. La atención se centró entonces en la fase δ aún más maleable que normalmente existe en el rango de 300  °C a 450  °C. Se descubrió que esta era estable a temperatura ambiente cuando se aleaba con aluminio, pero el aluminio emite neutrones cuando es bombardeado con partículas alfa , lo que exacerbaría el problema de la preignición. Los metalúrgicos entonces dieron con la idea de usar una aleación de plutonio-galio , que estabilizaba la fase δ y podía prensarse en caliente para obtener la forma esférica deseada. Como se descubrió que el plutonio se corroía fácilmente, la esfera se recubrió con níquel. ^{[ 225 ]}

El trabajo resultó peligroso. Al final de la guerra, la mitad de los químicos y metalúrgicos tuvieron que ser apartados del trabajo con plutonio cuando se detectaron niveles inaceptablemente altos del elemento en su orina. ^{[ 226 ]} Un pequeño incendio en Los Álamos en enero de 1945 generó temor de que un incendio en el laboratorio de plutonio pudiera contaminar toda la ciudad, y Groves autorizó la construcción de una nueva instalación para la química y metalurgia del plutonio, que se conoció como el sitio DP. ^{[ 227 ]} Los hemisferios para el primer núcleo de plutonio se produjeron y entregaron el 2 de julio de 1945. Tres hemisferios más siguieron el 23 de julio y se entregaron tres días después. ^{[ 228 ]}

A diferencia del Fat Man de plutonio, el arma tipo cañón Little Boy de uranio fue sencilla, si no trivial, de diseñar. La responsabilidad general se asignó a la División de Artillería (O) de Parsons, mientras que el diseño, el desarrollo y el trabajo técnico en Los Alamos se consolidaron bajo el grupo del teniente comandante Francis Birch . El diseño tipo cañón ahora debía funcionar solo con uranio enriquecido, lo que permitió una gran simplificación del diseño. Ya no se requería un cañón de alta velocidad y se sustituyó por un arma más simple. ^{[ 229 ] [ 230 ]}

También se llevó a cabo una investigación sobre la Super, aunque se consideró secundaria al desarrollo de una bomba de fisión. El esfuerzo fue dirigido por Teller, quien fue su defensor más entusiasta. ^{[ 231 ]} El Grupo F-1 (Super) calculó que la combustión de 1 metro cúbico (35 pies cúbicos ) de deuterio líquido liberaría la energía de 10 megatones de TNT (42 PJ) , suficiente para devastar 1000 millas cuadradas (2600 ^km² ) . [ ^{232 ] En} un informe final sobre la Super en junio de 1946, Teller se mantuvo optimista sobre la posibilidad de que se desarrollara con éxito, aunque esa opinión no era unánime. ^{[ 233 ]}    

Debido a la complejidad de un arma de implosión, se decidió que, a pesar del desperdicio de material fisionable, era necesario realizar una prueba nuclear a gran escala. Oppenheimer la denominó en clave "Trinity". ^{[ 234 ]} En marzo de 1944, la planificación de la prueba se asignó a Kenneth Bainbridge , quien seleccionó el Campo de Bombardeo de Alamogordo como sitio de prueba. ^{[ 235 ]} Se construyó un campamento base con barracones, almacenes, talleres, un polvorín y un economato. ^{[ 236 ]} El 7 de mayo de 1945 se realizó una explosión previa a la prueba para calibrar los instrumentos. Se erigió una plataforma de prueba de madera a 730 metros (800 yardas ) del futuro punto cero de Trinity y se cargó con aproximadamente 91 toneladas cortas (100 toneladas cortas) de explosivos de alta potencia ^{[ j ]} con productos de fisión nuclear . ^{[ 239 ] [ 240 ]}  

Groves no estaba muy entusiasmado con la idea de tener que explicar ante un comité del Senado la pérdida de plutonio por valor de mil millones de dólares, por lo que se construyó un recipiente de contención cilíndrico, con nombre en clave "Jumbo", para recuperar el material activo en caso de fallo. Su fabricación, a un coste elevado, requirió 214 toneladas cortas (194 t) de hierro y acero. ^{[ 241 ]} Sin embargo, para cuando llegó, la confianza en el método de implosión era lo suficientemente alta, y la disponibilidad de plutonio era suficiente, como para que Oppenheimer decidiera no utilizarlo. En su lugar, se colocó sobre una torre de acero a 800 yardas (730 m) del arma como una medida aproximada de la potencia de la explosión. Jumbo sobrevivió, aunque su torre no, lo que reforzó la creencia de que Jumbo habría contenido con éxito una explosión fallida . ^{[ 242 ] [ 239 ]}  

Para la prueba real, el arma, apodada "el artilugio", fue izada hasta la cima de una torre de acero de 30 metros (100 pies) , ya que la detonación a esa altura proporcionaría una mejor indicación de cómo se comportaría al ser lanzada desde un bombardero. La detonación en el aire maximizaba la energía aplicada directamente al objetivo y generaba menos lluvia radiactiva . El artilugio fue ensamblado bajo la supervisión de Norris Bradbury en la cercana McDonald Ranch House el 13 de julio, y fue izado precariamente hasta la torre al día siguiente. ^{[ 243 ]} 

A las 05:30 del 16 de julio de 1945, el artefacto explotó con una energía equivalente a unos 20 kilotones de TNT, dejando un cráter de trinitita (vidrio radiactivo) de 76 metros (250 pies) de ancho en el desierto . La onda expansiva se sintió a más de 160 kilómetros (100 millas) de distancia, y la nube en forma de hongo alcanzó los 12,1 kilómetros (7,5 millas ) de altura. Se escuchó incluso en El Paso, Texas , por lo que Groves publicó una historia de encubrimiento sobre la explosión de un depósito de municiones en el campo de Alamogordo, que involucraba proyectiles de gas. ^{[ 244 ] [ 245 ]}   

Oppenheimer afirmó más tarde que, mientras presenciaba la explosión, pensó en un verso del libro sagrado hindú , el Bhagavad Gita (XI,12):

junto con el versículo (XI,32), que tradujo como "Ahora me he convertido en la Muerte, destructor de mundos". ^{[ 248 ] [ 249 ] [ k ]}

La prueba resultó mucho más exitosa de lo previsto; la noticia se transmitió inmediatamente por cable a Stimson, quien se encontraba entonces en la Conferencia de Potsdam , y Groves preparó apresuradamente un informe más extenso que envió por mensajero. El presidente Harry S. Truman quedó profundamente impresionado por la noticia. Stimson anotó en su diario que, al compartirla con Churchill, este comentó: «Ahora entiendo lo que le pasó a Truman ayer. No lo comprendía. Cuando llegó a la reunión tras leer este informe, era un hombre diferente. Les indicó a los rusos dónde debían entrar y salir, y en general dominó toda la reunión». ^{[ 251 ]}

La censura voluntaria de información atómica comenzó antes del Proyecto Manhattan. Tras el inicio de la guerra europea en 1939, los científicos estadounidenses comenzaron a evitar publicar investigaciones relacionadas con el ámbito militar, y en 1940 las revistas científicas empezaron a solicitar a la Academia Nacional de Ciencias la aprobación de los artículos. William L. Laurence, del New York Times , quien escribió un artículo sobre fisión atómica en The Saturday Evening Post el 7 de septiembre de 1940, supo posteriormente que, en 1943, funcionarios gubernamentales pidieron a los bibliotecarios de todo el país que retiraran el número. ^{[ 271 ]} Sin embargo, los soviéticos notaron el silencio. En abril de 1942, el físico nuclear Georgy Flyorov escribió a Joseph Stalin sobre la ausencia de artículos sobre fisión nuclear en las revistas estadounidenses; esto dio lugar a que la Unión Soviética estableciera su propio proyecto de bomba atómica. ^{[ 272 ]}

El Proyecto Manhattan operó bajo estricta seguridad para evitar que su descubrimiento indujera a las potencias del Eje, especialmente a Alemania, a acelerar sus propios proyectos nucleares o a emprender operaciones encubiertas contra el proyecto. ^{[ 273 ]} La Oficina de Censura confiaba en que la prensa cumpliera con un código de conducta voluntario que publicó, y el proyecto inicialmente evitó notificar a la oficina. A principios de 1943, los periódicos comenzaron a publicar informes sobre grandes construcciones en Tennessee y Washington, y la oficina comenzó a discutir con el proyecto cómo mantener el secreto. En junio, solicitó a los periódicos y emisoras que evitaran hablar sobre "la destrucción de átomos, la energía atómica, la fisión atómica, la división atómica o cualquiera de sus equivalentes. El uso con fines militares de radio o materiales radiactivos, agua pesada, equipos de descarga de alto voltaje, ciclotrones". ^{[ 274 ] [ 266 ]}

La posibilidad de sabotaje siempre estuvo presente, y a veces se sospechaba cuando había fallas en los equipos. Si bien hubo algunos problemas que se creía que eran resultado de empleados descuidados o descontentos, no hubo casos confirmados de sabotaje instigado por el Eje. ^{[ 275 ]} Sin embargo, el 10 de marzo de 1945, un globo incendiario japonés impactó una línea eléctrica, y la sobrecarga resultante provocó el cierre temporal de los tres reactores en Hanford. ^{[ 276 ]} Con tantas personas involucradas, la seguridad era difícil. Se formó un destacamento especial del Cuerpo de Contrainteligencia para manejar los problemas de seguridad del proyecto. ^{[ 277 ]} Para 1943, era evidente que la Unión Soviética estaba intentando infiltrarse en el proyecto. El teniente coronel Boris T. Pash , jefe de la Rama de Contrainteligencia del Comando de Defensa Occidental , investigó el presunto espionaje soviético en el Laboratorio de Radiación en Berkeley. Oppenheimer informó a Pash que un colega profesor de Berkeley, Haakon Chevalier , se había puesto en contacto con él para hablarle sobre la posibilidad de pasar información a la Unión Soviética. ^{[ 278 ]}

El espía soviético más exitoso fue Klaus Fuchs , físico y miembro de la Misión Británica, quien participó activamente en el trabajo en Los Alamos sobre el diseño de la bomba de implosión. ^{[ 279 ]} Sus actividades de espionaje no fueron identificadas hasta 1950, como resultado del proyecto Venona . La revelación de sus actividades de espionaje perjudicó la cooperación nuclear de Estados Unidos con Gran Bretaña y Canadá, ^{[ 280 ]} y posteriormente se descubrieron otros casos de espionaje, lo que llevó al arresto de Harry Gold , David Greenglass y Julius y Ethel Rosenberg . ^{[ 281 ]} Otros espías como George Koval y Theodore Hall permanecieron desconocidos durante décadas. ^{[ 282 ]} El valor del espionaje es difícil de cuantificar, ya que la principal limitación del proyecto de la bomba atómica soviética fue su escasez de mineral de uranio. Puede que les haya ahorrado a los soviéticos al menos uno o dos años en el desarrollo de su propia bomba, ^{[ 283 ]} aunque algunos historiadores han argumentado que los soviéticos dedicaron tanto tiempo a verificar y duplicar la información como el que habrían ahorrado si hubieran confiado en ella. ^{[ 284 ]}

El único avión aliado capaz de transportar la Thin Man de 5,2 m (17 pies ) de largo o la Fat Man de 150 cm (59 pulgadas) de ancho era el Avro Lancaster británico , pero usar un avión británico habría causado dificultades con el mantenimiento. Groves esperaba que el Boeing B-29 Superfortress estadounidense pudiera modificarse para transportar una Thin Man uniendo sus dos bodegas de bombas . ^{[ 300 ]} Esto se volvió innecesario después de que se abandonara la Thin Man, ya que una Little Boy era lo suficientemente corta como para caber en una bodega de bombas del B-29, ^{[ 230 ]} pero aún se requerían modificaciones. El Comando de Material de las Fuerzas Aéreas del Ejército en Wright Field , Ohio, comenzó Silverplate , el nombre en clave para la modificación del B-29, en noviembre de 1943. Se realizaron lanzamientos de prueba en el Campo Aéreo del Ejército de Muroc y en la Estación de Pruebas de Artillería Naval en California con bombas calabaza Thin Man y Fat Man para probar sus características balísticas, de espoleta y de estabilidad. ^{[ 301 ]}  

El 509.º Grupo Compuesto se activó el 17 de diciembre de 1944 en el Campo Aéreo del Ejército de Wendover , Utah, bajo el mando del Coronel Paul W. Tibbets . Su 393.º Escuadrón de Bombardeo , equipado con B-29 Silverplate, practicó vuelos de larga distancia sobre el agua y lanzó bombas calabaza. ^{[ 302 ]} Una unidad especial conocida como Proyecto Alberta se formó en Los Alamos bajo el mando de Parsons para ayudar en la preparación y entrega de las bombas. ^{[ 302 ]} El 509.º Grupo Compuesto se desplegó en North Field en Tinian en julio de 1945. ^{[ 303 ]} La mayoría de los componentes para el Little Boy partieron de San Francisco en el crucero USS Indianapolis  el 16 de julio y llegaron a Tinian el 26 de julio. Los componentes restantes, que incluían seis anillos de uranio altamente enriquecido, fueron entregados por tres Douglas C-54 Skymaster del 320.º Escuadrón de Transporte de Tropas del 509.º Grupo. ^{[ 304 ]} Dos conjuntos Fat Man viajaron a Tinian en B-29 del 509.º Grupo Compuesto especialmente modificados, y el primer núcleo de plutonio fue en un C-54 especial. ^{[ 305 ]}

A finales de diciembre de 1944, preocupado por las grandes pérdidas ocurriendo en la Batalla de las Ardenas , Roosevelt instruyó a Groves y Stimson que si las bombas atómicas estaban listas antes de que terminara la guerra con Alemania, deberían estar listos para lanzarlas sobre Alemania, pero Japón se consideraba más probable. ^{[ 306 ]} A finales de abril de 1945, se estableció un comité de objetivos para determinar qué ciudades debían ser objetivos, y recomendó Kokura , Hiroshima , Niigata y Kioto . Stimson intervino, anunciando que él tomaría la decisión de objetivos, y que no autorizaría el bombardeo de Kioto por motivos de su importancia histórica y religiosa. ^{[ 307 ]} Nagasaki fue finalmente sustituida. ^{[ 308 ]} En mayo de 1945, se creó el Comité Interino para asesorar sobre el uso de la energía nuclear en tiempos de guerra y posguerra. El Comité Interino a su vez estableció un panel científico compuesto por Arthur Compton, Fermi, Lawrence y Oppenheimer; El panel científico ofreció su opinión no solo sobre los probables efectos físicos de una bomba atómica, sino también sobre su probable impacto militar y político. En una reunión celebrada el 1 de junio, el Comité Provisional resolvió que «la bomba debería usarse contra Japón lo antes posible; que debería usarse contra una fábrica de armamento rodeada de viviendas de trabajadores; y que debería usarse sin previo aviso». ^{[ 309 ] [ 310 ]}

En la Conferencia de Potsdam, en Alemania, el presidente Harry S. Truman le dijo a Stalin que Estados Unidos tenía "una nueva arma de inusual poder destructivo", sin dar detalles. Como Stalin no mostró "ningún interés particular", Truman supuso erróneamente que no lo había entendido. En realidad, los espías soviéticos habían mantenido a Stalin informado sobre el trabajo y la prueba planificada. ^{[ 311 ] [ 312 ] [ 313 ]}

Una orden de ataque del general Thomas T. Handy al general Carl Spaatz fue aprobada por Marshall y Stimson el 25 de julio, la cual especificaba que la "primera bomba especial" se usaría "después del 3 de agosto de 1945 aproximadamente", y que las "bombas adicionales" se usarían "tan pronto como el personal del proyecto las tuviera listas". ^{[ 314 ]} El plan operativo era lanzar la primera bomba el 2 de agosto, la segunda el 10 de agosto y una tercera alrededor del 24 de agosto. Sin embargo, debido a las condiciones meteorológicas sobre Japón y al deseo de realizar bombardeos visuales, la fecha de la primera misión de bombardeo se pospuso al 6 de agosto, y la segunda se adelantó al 9 de agosto. ^{[ 315 ]}

El 6 de agosto de 1945, el Enola Gay , un Boeing B-29 Superfortress del 393.er Escuadrón de Bombardeo, pilotado por Tibbets, despegó de North Field con una bomba Little Boy en su bodega. Hiroshima, cuartel general del 2.º Ejército General y la Quinta División , y puerto de embarque, era el objetivo principal, con Kokura y Nagasaki como alternativas. Parsons, el experto en armamento a cargo de la misión, completó el ensamblaje de la bomba en el aire para minimizar los riesgos de una explosión nuclear en caso de un accidente durante el despegue. ^{[ 316 ]} La bomba detonó a una altitud de 530 m (1750 pies ) con una explosión que posteriormente se estimó en el equivalente a 13 kilotones de TNT. ^{[ 317 ]} Un área de aproximadamente 12 km² (4,7 millas cuadradas ⁾ quedó destruida. Las autoridades japonesas determinaron que el 69 % de los edificios de Hiroshima fueron destruidos y otro 6-7 % resultó dañado. Las primeras estimaciones indicaban que 66.000 personas habían muerto y 69.000 habían resultado heridas; reestimaciones posteriores, que incluyeron a personas no contabilizadas por los métodos anteriores, como los trabajadores forzados coreanos y soldados adicionales, concluyeron que podría haber habido 140.000 muertos a causa del ataque en diciembre de 1945. ^{[ 318 ] [ 319 ] [ 320 ] [ 321 ]}  

En la mañana del 9 de agosto de 1945, el Bockscar , un segundo B-29 pilotado por el comandante del 393.er Escuadrón de Bombardeo, el mayor Charles W. Sweeney , despegó con una bomba Fat Man a bordo. En esta ocasión, Ashworth se desempeñó como artillero y Kokura era el objetivo principal. Al llegar a Kokura, encontraron que la nubosidad había ocultado la ciudad, impidiendo el ataque visual requerido por las órdenes. Tras tres pasadas y con el combustible a punto de agotarse, se dirigieron al objetivo secundario, Nagasaki. Ashworth decidió que se utilizaría un acercamiento por radar si el objetivo permanecía oculto, pero una abertura de último momento en las nubes sobre Nagasaki permitió un acercamiento visual según lo ordenado. La Fat Man fue lanzada sobre el valle industrial de la ciudad, a medio camino entre la planta siderúrgica y de armamento Mitsubishi al sur y la fábrica de municiones Mitsubishi-Urakami al norte. La explosión resultante tuvo una potencia explosiva equivalente a 21 kilotones de TNT, aproximadamente la misma que la explosión de Trinity, pero se limitó al valle de Urakami , y una gran parte de la ciudad, incluido el centro, quedó protegida por las colinas intermedias. Alrededor del 44% de la ciudad quedó destruida, y las estimaciones de víctimas oscilan entre 40 000 y 80 000 personas muertas y al menos 60 000 heridas. ^{[ 322 ]} En total, se estima que entre 35 000 y 40 000 personas murieron y 60 000 resultaron heridas. ^{[ 323 ] [ 324 ] [ 318 ]}

Groves esperaba tener otra bomba atómica lista para usar el 19 de agosto, con tres más en septiembre y otras tres en octubre. ^{[ 325 ]} Se prepararon dos conjuntos más de Fat Man, y se programó que salieran de Kirtland Field hacia Tinian el 11 y el 14 de agosto. ^{[ 324 ]} En Los Alamos, los técnicos trabajaron 24 horas seguidas para fundir otro núcleo de plutonio . ^{[ 326 ]} Aunque fundido, aún necesitaba ser prensado y recubierto, lo que tomaría hasta el 16 de agosto. ^{[ 327 ]} Por lo tanto, podría haber estado listo para usar el 19 de agosto.

El 10 de agosto, Truman fue informado de que se estaba preparando otra bomba. Ordenó que no se utilizaran más bombas atómicas sin su autorización expresa. Según Henry A. Wallace , Truman le dijo a su gabinete que "la idea de aniquilar a otras 100.000 personas era demasiado horrible. No le gustaba la idea de matar, como dijo, 'a todos esos niños'". ^{[ 328 ]} Groves suspendió el envío del tercer núcleo el 13 de agosto. ^{[ 329 ]}

El 11 de agosto, Groves llamó a Warren para ordenarle que organizara un equipo de reconocimiento que informara sobre los daños y la radiactividad en Hiroshima y Nagasaki tan pronto como terminara la guerra. Un grupo equipado con contadores Geiger portátiles llegó a Hiroshima el 8 de septiembre, encabezado por Farrell y Warren, con el contralmirante japonés Masao Tsuzuki, quien actuó como traductor. Permanecieron en Hiroshima hasta el 14 de septiembre y luego realizaron un reconocimiento de Nagasaki del 19 de septiembre al 8 de octubre. ^{[ 330 ]} Esta y otras misiones científicas a Japón proporcionaron datos valiosos sobre los efectos de la bomba atómica y llevaron a la creación de la Comisión de Víctimas de la Bomba Atómica . ^{[ 331 ]}

En previsión de los bombardeos, Groves encargó al físico Henry DeWolf Smyth la elaboración de una historia técnica edulcorada del proyecto para su difusión pública. La idea de divulgar dicha información libremente fue controvertida; la decisión de hacerlo la tomó personalmente Truman. El « Informe Smyth » se publicó el 12 de agosto de 1945. ^{[ 332 ]}

Japón anunció su rendición el 15 de agosto. ^{[ 333 ]} La necesidad de los bombardeos se convirtió en un tema de controversia entre los historiadores . Algunos cuestionaron si la "diplomacia atómica" habría alcanzado los mismos objetivos, y el peso relativo que las bombas y la declaración de guerra soviética tuvieron en la voluntad japonesa de rendirse. ^{[ 334 ]} El Informe Franck fue el esfuerzo más notable que impulsó una demostración, pero fue rechazado por el panel científico del Comité Provisional. ^{[ 335 ]} La petición de Szilárd , redactada en julio de 1945 y firmada por docenas de científicos que trabajaban en el Proyecto Manhattan, fue un intento tardío de advertir a Truman sobre su responsabilidad en el uso de tales armas. ^{[ 336 ] [ 337 ]}