korai nukleáris kutatás
elérése a monumentális cél felosztása atommag, az úgynevezett maghasadás, jött a fejlesztés a tudományos felfedezések, hogy feszített több évszázadon át. 1789-től, amikor Martin Klaproth német tudós felfedezte az uránnak nevezett sűrű, fémes elemet, az atomenergia és a sugárzás felfedezése lenyűgözte a tudományos elméket., Ahogy Marie Curie a tizenkilencedik század végén úttörő kutatást végzett az uránról, úgy találta, hogy az elem természetesen radioaktív. Curie létrehozta a “radioaktív” kifejezést, hogy leírja az elektromágneses részecskék kibocsátását a széteső atomokból. Curie felfedezése a radioaktivitásról az elemekben örökre megváltoztatta az Atomtudomány természetét. Ebből a kutatásból kiindulva Ernest Rutherford brit fizikus 1911-ben megfogalmazta az atom modelljét, amelyben az alacsony tömegű elektronok egy feltöltött magot keringtek, amely az atom tömegének nagy részét tartalmazza.,
a hasadás német felfedezése
az 1930-as évek további fejlődést mutattak a területen. Leo Szilard magyar-német fizikus 1933 – ban elképzelte az önfenntartó maghasadási reakciók, vagyis a nukleáris láncreakció lehetőségét. A következő évben Enrico Fermi olasz fizikus tudatlanul osztott neutronokat az uránon belül, miközben saját kísérleteket végzett. Ezeknek a fejleményeknek a sarkában az osztrák-svéd fizikus, Lise Meitner, aki Otto Hahn német kémikussal dolgozott, az elsők között érte el az urán sikeres hasadását., A náci párt antiszemitizmusa azonban arra kényszerítette a zsidó Meitnert, hogy meneküljön és telepedjen le Svédországban. Míg Svédországban Meitner azonosította és megnevezte a maghasadás folyamatát.
Meitner megállapításai a nukleáris fegyverek fejlesztésének fordulópontjává váltak, de ahogy a világ ismét háborúba költözött, a németek tartották az atomenergia potenciális kulcsát. Míg Hahn úgy döntött, hogy Németországban marad, és tovább folytatja kutatásainak fejlesztését a második világháború alatt, a tudósok Európa-szerte folyamatosan elmenekültek., Szilard, egy zsidó ember, 1938-ban vándorolt az Egyesült Államokba, hogy elkerülje az üldöztetést. Fermi és felesége, Laura Capon szintén 1938 végén hagyta el Európát, hogy elkerülje a növekvő fasizmust Olaszországban. Capon, aki szintén zsidó volt, Fermivel New Yorkba utazott, ahol mindkettő állandó lakóhelyre jelentkezett.
az Egyesült Államok lépéseket tesz
amikor Hahn és Meitner hasadási felfedezéséről szóló hírek elérték Szilardot New York-i otthonában 1939 elején, Szilard elkezdett dolgozni, hogy megerősítse megállapításaikat. Szilard segítséget talált Walter Zinn kollaboránsban, és együtt újraalkották Hahn kísérletét., Felismerve ennek a pillanatnak a jelentőségét, Szilard kijelentette: “azon az éjszakán nagyon kevés kétség merült fel a fejemben, hogy a világ a bánat felé tart.”Szilard elkezdett dolgozni a Fermi-vel egy atomreaktor építésében a Columbia Egyetemen, de ahogy ezt tették, Szilard attól tartott, hogy a náci háborús erőfeszítéseket támogató németországi tudósok hasonlóan építik saját reaktoraikat.
1939 júliusában Szilard felvette a kapcsolatot a neves zsidó német elméleti fizikussal, Albert Einsteinnel a New York-i Long Island-i otthonában, hogy megvitassa a nukleáris fejlődés német előrehaladását., Szilard és Einstein együtt levelet írtak Franklin D. Roosevelt amerikai elnöknek. Az 1939. augusztus 2-án kelt levélben a figyelmeztetés egyértelmű volt: “ez az új jelenség bombák építéséhez is vezetne, és elképzelhető—bár sokkal kevésbé biztos—, hogy egy új típusú rendkívül erős bombák épülhetnek.”A levél csak októberben érte el Roosevelt-t, de miután megtudta a nukleáris fegyverek által jelentett lehetséges kockázatokat, válaszolt Az urán Tanácsadó Bizottság létrehozásával, amely 1939.október 21-én tartotta első ülését.,
felső lövés Fermi halom-1 Kísérlet alatt épített Stagg mező a Unversity Chicago 1942. A kép jóvoltából Los Alamos National Laboratory.
a manhattani projekt
bár 1939-ben alakult, az urán Tanácsadó Bizottsága először lassan haladt. Japán 1941.December 7-i Pearl Harbor elleni támadása azonban cselekvésre késztette a Bizottságot. Mivel az Egyesült Államok hivatalosan háborúban áll, az uránfejlesztés kérdése és az atombomba esetleges megépítése megújult érdeklődést váltott ki., Ez az érdeklődés még magasabbra emelkedett, mivel a brit tudósok által 1941 márciusában kiadott jelentés megerősítette az urán alapú bomba építésének lehetőségét, így az amerikai tudósok megerősítették az általuk keresett validációt. E lelkesedés ellenére a források korlátozása gyorsan nyilvánvalóvá vált, és arra késztette a Bizottság vezetőit, hogy forduljanak segítségért a hadsereghez.
ahogy az Egyesült Államok megkezdte sziget-ugráló kampányát a Csendes-óceánon, a mérnökök hadteste átvette az atomfegyverek előállítására irányuló erőfeszítéseket a hazai fronton., 1942.augusztus 13-án a hadsereg hadteste létrehozta a Manhattan Engineer kerületet, amelyet New York-i irodáinak helyére neveztek el. A következő hónapban, szeptember 17-én Leslie R. Groves ezredest nevezték ki a projekt vezetőjévé, és kinevezték a dandártábornoknak. A kinevezésétől számított két napon belül Groves gyors döntéseket hozott a projekt előrehaladásáról, kiválasztva három elsődleges helyszínt atombomba gyártásához.
Groves először a Tennessee állambeli Oak Ridge-et választotta az urándúsítás helyszínéül. Az elsődleges projektterületek között volt az új-mexikói Los Alamos is., Kijelölt “y projekt”, Los Alamos volt a Manhattan Projekt fegyverkutató laboratóriumának helyszíne. Ez a Los Alamos helyszín lesz az atombombák építésének helyszíne. Az utolsó elsődleges helyszín Groves kiválasztott volt Hanford, Washington, amelyet kijelölt, hogy készítsen plutónium az urán izotóp U-238. Bár a plutónium nem természetben előforduló elem, a tudósok felfedezték termelését az uránreaktorokban. A plutónium radioaktívabb fémnek bizonyult, és nagyobb esélye volt a maghasadás elérésére.,
ahogy Groves tette ezeket a lépéseket, áttörés a nukleáris kutatás alatt squash courts a University of Chicago létrehozott egy modellt a jövőbeli termelés atomfegyverek.
1942 elején Fermi és Szilard, akik a Columbia Egyetem reaktorának építésén dolgoztak, Chicagóba költöztették erőfeszítéseiket. Az építés befejezése után az év December 2-án a tudósok elkezdték eltávolítani a kalcium-szabályozó rudakat az uránhalomból. A végső vezérlőrúd eltávolítása után a halom kritikus lett., Az ebből eredő nukleáris reakció önfenntartóvá vált, és néhány percig egyre nagyobb ütemben folytatódott, amíg Fermi elrendelte a reaktor leállítását. Bár a reakció csak elegendő energiát termelt a villanykörte táplálásához, ez a pillanat az önfenntartó nukleáris reakció történetének első esetét jelentette. Az esemény a nukleáris tudósoknak is modellt adott a nagy mennyiségű plutónium előállításához, amely végül a Hanfordban épített B Reaktor alapjává válik.,
miután 1942.December 28-án hivatalos jóváhagyást kapott Roosevelt elnöktől, a Manhattan projekt hatalmas vállalkozássá fejlődött, amely az Egyesült Államokban elterjedt. Több mint 30 projektterülettel és több mint 100 000 munkavállalóval a Manhattan projekt körülbelül 2, 2 milliárd dollárba került. Annak ellenére, hogy egy ilyen hatalmas léptékű, a projekt nagyrészt titokban maradt, és sok ember dolgozik az építőiparban az atombomba nem tudta teljes mértékben a cél mögött a munkájukat., Fermi sikeres Chicagói kísérletét követően két lehetséges út állt az atombombák építése felé: az urán és a plutónium. A Manhattan-Projekt mindkét típusú bombát építette, végül a Little Boy, a gun-method uránbomba, a Fat Man, az implosion-method plutónium bomba építését eredményezte.
A B Reaktor elülső oldala Hanford. Kép jóvoltából az Egyesült Államok kormánya.
ezeknek a bombáknak a létezésének felelőssége a Los Alamos titkos fegyverlaboratóriumának vezetésére kiválasztott ember Groves-ra esett: J., Robert Oppenheimer. Oppenheimer, a Berkeley-i Kaliforniai Egyetem elméleti fizikusa és fizikusprofesszora Korán bekapcsolódott a Manhattan projekthez vezető tudományos kutatásba. Oppenheimer irányítása alatt a manhattani projekt munkatársai plutónium bombát építettek.
a plutónium bomba a reaktív plutónium implóziójára támaszkodott, nem pedig a plutónium golyóval történő átszúrására, amely a fegyver-módszer bombákban gyakori volt, és amely jobban működött az uránnal., Míg a fegyver-módszer koncepcionálisan ismertebb módszer volt az alkotók számára,az implosion-módszer nem volt. Az ilyen bomba példátlan jellege miatt Oppenheimer úgy érezte, hogy tesztre van szükség. Groves kezdetben habozott, mert a plutónium mind drága, mind ritka volt. Groves azonban engedett, és jóváhagyta a továbbjutást egy teszttel.