プロジェクトY

ロスアラモス研究所

ロバート・オッペンハイマー（左）、レスリー・グローブス（中央）、ロバート・スプロール（右）は、1945年10月16日にフラーロッジで行われたロスアラモス研究所への陸海軍「E」賞授与式に出席した。
設立	1943年1月1日 ( 1943-01-01 )
研究の種類	機密
予算	5,788万ドル
研究分野	核兵器
監督	ロバート・オッペンハイマー ノリス・ブラッドベリー
位置	ロスアラモス、ニューメキシコ州、アメリカ合衆国 35°52′50″N 106°18′14″W / 35.88056°N 106.30389°W / 35.88056; -106.30389
運営機関	カリフォルニア大学
ロスアラモス科学研究所
米国国家歴史登録財
米国国定歴史建造物地区
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位置	Central Ave.、ロスアラモス、ニューメキシコ州
座標	北緯35°52′54″ 西経106°17′54″ / 北緯35.88167° 西経106.29833° / 35.88167; -106.29833
構築済み	1943
建築様式	バンガロー/クラフツマン、モダンムーブメント
NRHP参照 番号	66000893 [1]
NRHPに追加されました	1966年10月15日

ロスアラモス研究所は、プロジェクトYとしても知られ、マンハッタン計画によって設立され、第二次世界大戦中にカリフォルニア大学によって運営された秘密研究所でした。その使命は、最初の原子爆弾を設計および製造することでした。ロバート・オッペンハイマーが初代所長であり、1943年から1945年12月まで務め、その後ノリス・ブラッドベリーが後任となりました。科学者が安全を保ちながら研究について自由に議論できるように、研究所はニューメキシコ州北部の隔離されたパハリト高原にありました。戦時中の研究所は、かつてロスアラモス牧場学校の一部であった建物を占めていました。

開発努力は当初、プルトニウムを使った銃型核分裂兵器「シンマン」に焦点が当てられていた。1944年4月、ロスアラモス研究所は、原子炉内で生成されたプルトニウムの自発核分裂率がプルトニウム240の存在により高すぎるため、炉心が完全に組み立てられる前に核連鎖反応である前駆爆発を引き起こすと判断した。その後、オッペンハイマーは研究所を再編し、ジョン・フォン・ノイマンが提案した代替設計である爆縮型核兵器「ファットマン」に全力を尽くし、最終的に成功した。銃型設計の派生型であるリトルボーイは、ウラン235を使って開発された。

ロスアラモス研究所の化学者たちは、ウランとプルトニウムを精製する方法を開発した。後者は、プロジェクト Y の開始時には微量しか存在しなかった金属である。研究所の冶金学者たちは、プルトニウムが予期せぬ特性を持つことを発見したが、それでもプルトニウムを金属球に鋳造することに成功した。研究所は、世界で 3 番目に稼働した水性均質原子炉であるウォーター ボイラーを建造した。また、核分裂爆弾を使用して重水素と三重水素の核融合反応を起こす水素爆弾であるスーパーの研究も行った。

ファットマンの設計は、 1945年7月のトリニティ核実験でテストされました。プロジェクトYの人員は、広島と長崎への原爆投下のピットクルーと組み立てチームを編成し、兵器担当者と観察者として爆撃に参加しました。戦争が終わった後、研究所はビキニ環礁でのクロスロード作戦の核実験を支援しました。新しいZ部門が設立され、実験、備蓄、爆弾組み立て活動を管理し、サンディア基地に集中しました。ロスアラモス研究所は1947年に ロスアラモス科学研究所になりました。

1932年にジェームズ・チャドウィックが中性子を発見し、^[2] 1938年に化学者のオットー・ハーンとフリッツ・シュトラスマンが核分裂を発見し、 ^{[3] [4]その直後に物理学者の}リーゼ・マイトナーとオットー・フリッシュがそれを説明（および命名）したことで、^{[5] [6]}ウランを使用した制御された核連鎖反応の可能性が開かれた。当時、米国では原子爆弾が実用的であると考える科学者はほとんどいなかったが、^[7]ドイツの原子爆弾計画が核兵器を開発する可能性はナチスドイツやその他のファシスト国家からの難民科学者を懸念させ、フランクリン・D・ルーズベルト大統領に警告するアインシュタイン＝シラード書簡の起草につながった。これがきっかけで米国では1939年後半から予備研究が始まった。^[8]

米国での進歩は遅かったが、英国では、バーミンガム大学でドイツから亡命した物理学者のオットー・フリッシュとルドルフ・パイエルスが、原子爆弾の開発、製造、使用に関わる理論的問題を検討した。彼らは純粋なウラン235の球体に何が起こるかを検討し、連鎖反応が起こる可能性があるだけでなく、わずか1キログラム（2.2ポンド）のウラン235でTNT火薬数百トンのエネルギーを放出する可能性があることを発見した。彼らの上司であるマーク・オリファントは、フリッシュ＝パイエルスの覚書を航空戦科学調査委員会（CSSAW）のヘンリー・ティザード委員長に渡し、ティザード委員長はそれをCSSAWからウラン研究の責任を委任されていたジョージ・パジェット・トムソンに渡した。 ^{[9] CSSAWは調査を行うために}MAUD委員会を設置した。^[10] 1941年7月の最終報告書で、MAUD委員会は原子爆弾は実現可能であるだけでなく、1943年には生産される可能性があると結論付けました。^{[11]これを受けて、英国政府は}チューブアロイと呼ばれる核兵器プロジェクトを立ち上げました。^[12]

アメリカではイギリスと違ってまだ第二次世界大戦に参戦しておらず、緊急性も低かったため、オリファントは1941年8月下旬にアメリカに飛び、^[13]カリフォルニア大学の友人アーネスト・ローレンスを含むアメリカの科学者らと会談した。彼は原子爆弾が実現可能であることを科学者らに納得させただけでなく、ローレンスに37インチ（94cm）サイクロトロンを同位体分離用の巨大な質量分析計に改造するよう促した。^[14]この技術はオリファントが1934年に初めて開発したものだった。^[15]次にローレンスは友人で同僚のロバート・オッペンハイマーを招き、1941年10月21日にニューヨーク州スケネクタディのゼネラル・エレクトリック研究所で行われた会議で議論されたMAUD委員会の報告書の物理的性質を再確認させた。^[16]

1941年12月、科学研究開発局（OSRD）のS-1セクションは、アーサー・H・コンプトンを爆弾の製造と設計のための科学的研究の監督責任者に任命した。^{[17] [18]}彼は爆弾の設計と高速中性子の計算（臨界質量と兵器の爆発の計算の鍵となる）を「急速破裂のコーディネーター」の肩書きを与えられたグレゴリー・ブライトに、オッペンハイマーを助手に任命した。しかしブライトは、治安対策をめぐって冶金研究所で働く他の科学者、特にエンリコ・フェルミと意見が合わず、 ^[19] 1942年5月18日に辞職した。 ^[20]その後、コンプトンはオッペンハイマーを後任に任命した。^{[21]冶金研究所の物理学者}ジョン・H・マンリーは、オッペンハイマーを補佐し、全国に散らばる実験物理学グループと連絡を取り調整するよう任命された。^[20]イリノイ大学のオッペンハイマーとロバート・サーバーは、中性子拡散（核連鎖反応で中性子がどのように動くか）と流体力学（連鎖反応によって生じる爆発がどのように振る舞うか）の問題を調査した。^[22]

この研究と核分裂反応の一般理論を検討するために、オッペンハイマーとフェルミは6月にシカゴ大学で、7月にカリフォルニア大学バークレー校で、理論物理学者のハンス・ベーテ、ジョン・ヴァン・ヴレック、エドワード・テラー、エミール・コノピンスキー、ロバート・セルバー、スタン・フランケル、エルドレッド・C・ネルソン（オッペンハイマーの元教え子3人）と実験物理学者のエミリオ・セグレ、フェリックス・ブロック、フランコ・ラセッティ、ジョン・マンリー、エドウィン・マクミランと会議を開いた。彼らは暫定的に、核分裂爆弾が理論的に可能であることを確認した。^[23]

未知の要素はまだたくさんあった。純粋なウラン235の特性は比較的未知だったが、プルトニウムの特性についてはさらに未知だった。プルトニウムは1941年2月にグレン・シーボーグとそのチームによって発見されたばかりの化学元素だが、理論上は核分裂性があった。バークレー会議の科学者たちは、核分裂するウラン235原子から中性子を吸収したウラン238原子から原子炉でプルトニウムを増殖させるという構想を描いていた。この時点では原子炉は建造されておらず、サイクロトロンで生成された微量のプルトニウムしか利用できなかった。^[24]

核分裂性物質を臨界質量に配置する方法は数多くあった。最も単純な方法は、「タンパー」を使って「円筒形のプラグ」を「活性物質」の球体に打ち込むというものだった。タンパーとは、中性子を内側に集中させ、反応する物質をまとめ、効率を高める高密度物質のことである。^[25]また、リチャード・C・トルマンが提案した原始的な「爆縮」である回転楕円体や、爆弾が爆発するにつれて効率を高める自己触媒方式の可能性も検討された。 ^[26]

核分裂爆弾のアイディアは理論的には確立されていると考えた（少なくとも実験データがさらに得られるまでは）ため、バークレー会議はその後別の方向に向かった。エドワード・テラーは、より強力な爆弾の議論を推し進めた。それは「スーパー」、今日では「水素爆弾」と呼ばれるもので、核分裂爆弾の爆発力を利用して重水素と三重水素の核融合反応を起こすというものだった。^[27]テラーは次々とアイディアを提案したが、ベーテはそれをすべて却下した。核融合のアイディアは、核分裂爆弾の製造に集中するため棚上げになった。^[28]テラーはまた、原子爆弾が窒素原子核の仮想的な核融合反応によって大気を「点火」するかもしれないという推測の可能性を提起したが、^[29]ベーテはこれが起こるはずがないと計算し、^[30]テラーと共著した報告書は「核反応の自己増殖連鎖は開始されそうにない」ことを示した。^[31]

オッペンハイマーが7月の会議を巧みに運営したことは同僚たちに感銘を与えた。彼の洞察力と、最も扱いにくい人々でさえもうまく対処する能力は、彼をよく知る人々にとってさえも驚きだった。^[32]会議の後、オッペンハイマーは、物理学については理解できたものの、原子爆弾の製造には工学、化学、冶金、兵器の側面でまだかなりの作業が必要であることに気づいた。彼は、爆弾の設計には人々が自由に問題を議論し、無駄な労力の重複を減らすことができる環境が必要であると確信した。彼は、隔離された場所に中央研究所を作ることで、これをセキュリティと最もうまく両立できると考えた。^{[33] [34]}

レスリー・R・グローブス・ジュニア准将は1942年9月23日にマンハッタン計画の責任者に就任した。 ^{[35]彼はバークレーを訪れローレンスの}カルトロンを見てオッペンハイマーと会い、10月8日に爆弾の設計に関する報告書を受け取った。^[36]グローブスはオッペンハイマーの独立した爆弾設計研究所を設立するという提案に興味を持っていた。10月15日にシカゴで再会した際、グローブスはオッペンハイマーをこの問題について話し合うよう招いた。グローブスは20世紀特急でニューヨークに戻らなければならなかったので、議論を続けられるようにオッペンハイマーに同行するよう頼んだ。グローブス、オッペンハイマー、ジェームズ ・C・マーシャル大佐、ケネス・ニコルズ 中佐は全員ニコルズの小部屋に押し込まれ、爆弾研究室をどのように作り、どのように機能させるかについて話し合った。^{[33] [37]その後、グローブスはオッペンハイマーを}ワシントンD.C.に呼び、OSRDのヴァネヴァー・ブッシュ所長と国防研究委員会（NDRC）のジェームズ・B・コナント委員長とこの問題について話し合った。10月19日、グローブスは爆弾研究所の設立を承認した。^[34]

オッペンハイマーはプロジェクトYとして知られるようになった新しい研究所を指揮するのに理にかなった人物に思われたが、彼には管理経験がほとんどなく、ブッシュ、コナント、ローレンス、ハロルド・ユーリーは皆、これに疑問を呈した。^[38]さらに、他のプロジェクトリーダーたち、バークレー放射線研究所のローレンス、シカゴの冶金プロジェクトのコンプトン、ニューヨークのSAM研究所のユーリーとは異なり、オッペンハイマーはノーベル賞を受賞しておらず、著名な科学者たちと交渉するだけの威信がないのではないかとの懸念があった。また、セキュリティ上の懸念もあった。^[39]オッペンハイマーの側近の多くは共産党の活動家であり、妻のキティ、^{[40] 、}恋人のジーン・タトロック、^[41]兄弟のフランク、そしてフランクの妻ジャッキーもその一人だった。^[42]結局、1943年7月20日、グローブスがオッペンハイマーを潔白にする指示を自ら出した。 ^[39]

プロジェクトYをシカゴの冶金研究所かテネシー州オークリッジのクリントン工科工場に設置する案が検討されたが、最終的には遠隔地が最適であると決定された。^[43]ロサンゼルス近郊の候補地は安全保障上の理由で却下され、ネバダ州リノ近郊の候補地もアクセスが困難すぎるとして却下された。オッペンハイマーの勧めで、候補地はニューメキシコ州アルバカーキ近郊に絞られた。オッペンハイマーはサングレ・デ・クリスト山脈に牧場を所有していた。^[44]気候は穏やかで、アルバカーキへの航空便と鉄道の便があり、日本軍の攻撃が問題にならない程度に米国西海岸から離れており、人口密度も低かった。^[43]

1942年10月、マンハッタン地区（マンハッタン計画の軍事部門）のジョン・H・ダドリー少佐は、ギャラップ、ラスベガス、ラ・ベンタナ、ジェメズ・スプリングス、オトウィ周辺の場所を調査し、 ^[45]ジェメズ・スプリングス近くの場所を推薦した。^[43] 11月16日、オッペンハイマー、グローブス、ダドリーらは、その場所を視察した。オッペンハイマーは、その場所を取り囲む高い崖が人々に閉所恐怖症を引き起こすことを懸念し、技術者は洪水の可能性を懸念した。その後、一行はロスアラモス牧場学校付近のオトウィ場所に移動した。オッペンハイマーは、その自然の美しさとサングレ・デ・クリスト山脈の眺めに感銘を受けて、その場所を強く希望し、それが計画に携わる人々にインスピレーションを与えることを期待した。^{[46] [47]}技術者たちはアクセス道路の悪さや水の供給が十分かどうかについて懸念していたが、それ以外は理想的だと感じていた。^[48]

アメリカ合衆国陸軍次官ロバート・P・パターソンは1942年11月25日にこの土地の買収を承認し、54,000エーカー（22,000ヘクタール）の土地の購入に44万ドルを認可した。この土地のうち8,900エーカー（3,600ヘクタール）を除くすべてがすでに連邦政府の所有物であった。^[49] 農務長官 クロード・R・ウィッカードは、約45,100エーカー（18,300ヘクタール）の米国森林局の土地を「軍事上の必要性が続く限り」陸軍省に使用を許可した。 ^[50]新しい道路用の土地、そして後には25マイル（40キロメートル）の送電線用の権利が必要となり、戦時中の土地購入は最終的に45,737エーカー（18,509.1ヘクタール）に達したが、最終的に費やされたのは414,971ドルにとどまった。^[49]高額な費用がかかったのは、35万ドルの学校と2万5千ドルのアンカー牧場だった。^[51]両社とも政府との交渉のために弁護士を雇ったが、ヒスパニック系の開拓者に支払われたのは1エーカーあたりわずか7ドル（2023年の価値で123ドルに相当）だった。^[52] 放牧許可は取り消され、私有地は第二次戦争権限法の権限を用いて買収または収用された。[ 53 ]^収用の請願書は、鉱物、水、木材、その他の権利をすべて網羅するように文言が書かれていたため、民間人がその地域に入る理由はまったくなかった。^{[54]この場所は、}バンデリア国定公園とネイティブアメリカンの聖なる墓地に隣接していたため、不規則な形になった。 ^[53]

この敷地の取得において重要な考慮要素となったのは、ロスアラモス牧場学校の存在であった。この学校は54棟の建物から成り、うち27棟は住宅、寄宿舎、その他の宿舎で、延べ床面積は46,626平方フィート（4,331.7 m ²）であった。残りの建物には製材所、氷室、納屋、大工作業場、馬小屋、ガレージがあり、総面積は29,560平方フィート（2,746 m ²）であった。近くのアンカー牧場には住宅4棟と納屋1棟があった。^{[55]建設工事は1944年3月15日まで}アルバカーキ工兵地区が監督し、その後マンハッタン工兵地区が責任を引き継いだ。^[53] ニューメキシコ州サンタフェのウィラード・C・クルーガー・アンド・アソシエイツが建築家および技師として雇われた。 1945年12月、ブラック・アンド・ヴィーチ社がユーティリティの設計に採用された。マンハッタン計画が終了した1946年末までに、前者には743,706.68ドル、後者には164,116ドルが支払われた。 ^[56]アルバカーキ地区はロスアラモスでの930万ドルの建設を監督し、マンハッタン地区はさらに3,040万ドルを監督した。 ^{[53]最初の作業は}アリゾナ州ツーソンのMMサント社と契約され、1942年12月に作業が開始された。グローブスは当初、建設に30万ドルを割り当てたが、これはオッペンハイマーの見積もりの​​3倍で、完了日は1943年3月15日と予定されていた。プロジェクトYの範囲が予想をはるかに超えることがすぐに明らかになり、サント社が1943年11月30日に完了するまでに、700万ドル以上が費やされていた。^[57]ジア社は1946年4月にメンテナンスの責任を引き継ぎました。^[58]

オッペンハイマーは当初、この作業は科学者50人と技術者50人で行えると見積もった。グローブスは、この数字を3倍の300人にまで引き上げた。^[57]実際の人口は、家族も含めて1943年末には約3,500人、1944年末には5,700人、1945年末には8,200人、1946年末には10,000人だった。 ^[59]当初は、住宅が供給されていたのは労働者だけだったため、住民全員が労働者だったが、時が経ち、住宅が増えるにつれて、扶養家族の数が増えた。この傾向は、戦争が終わり、軍人が家族を持つ民間人に置き換わると加速した。作業の機密性が高いため、ロスアラモスの人口調査は1946年4月まで行われなかった。 ^[60]戦時中にロスアラモスで生まれた赤ちゃんの出生証明書には、出生地がサンタフェの私書箱1663と記載されていた。手紙や小包はすべてその住所を通じて届いた。^[61]

最も望ましい住居は、かつて校長とロスアラモス牧場学校の教職員が住んでいた、現存する丸太と石造りの6軒のコテージだった。ロスアラモスでバスタブがある唯一の住居だったため、「バスタブ・ロウ」として知られるようになった。^{[57] [62]}オッペンハイマーはバスタブ・ロウに住んでいた。隣には兵器工学部長のW・S・「ディーク」・パーソンズ大尉が住んでいた。 ^[63]パーソンズには2人の子供がいたが、オッペンハイマーにはその時点で1人しかいなかったため、パーソンズの家は少しだけ大きかった。^[64] バスタブ・ロウの次に望ましい住居は、サントが建てたアパートだった。典型的な2階建ての建物には4世帯が住んでいた。サントのアパートにはそれぞれ、2つか3つの寝室、不格好な黒い石炭ストーブのあるキッチン、小さな浴室があった。 JE モーガン・アンド・サンズは、56 棟のプレハブ住宅を供給し、これが「モーガンビル」として知られるようになった。ロバート・E・マッキー社は、町の一部に「マッキービル」と呼ばれる建物を建設した。^[57] 1943 年 6 月から 10 月、そして 1944 年 6 月と 7 月には、利用可能な宿泊施設の数が多すぎて、人員は一時的にフリホーレス・キャニオンに宿泊した。^[65]テネシー州オークリッジのクリントン・エンジニア・ワークスとワシントン州のハンフォード・エンジニア・ワークスの住宅は簡素なものだったが、ロスアラモスの住宅 (グローブスが指定したもの) よりも高水準だった (ニコルズが指定したもの)。しかしニコルズはロスアラモスの科学者に対し、そこの住宅はグローブスの問題であって自分の問題ではないと語った。^[66]

家賃は居住者の収入に基づいて設定されました。^[67]ロスアラモスへの一時的な訪問者は、フラーロッジ、ゲストコテージ、またはかつてロスアラモスランチスクールの一部であったビッグハウスに宿泊しました。^[68] 1943年に学校が設立され、小学校と高校の両方に教育を提供し、140人の子供たちが入学し、1946年までに350人になりました。教育は無料で、働く母親のための保育園も同様でした。^[69] 18人の小学校教師、13人の高校教師、および管理者がおり、優れた教師と生徒の比率を誇っていました。^{[70]多数の技術建物が建設されました。そのほとんどは}石膏ボードを使用した半永久的なタイプでした。それらはセントラルヒーティングプラントから暖房されていました。これは当初、2つの石炭ボイラーを備えたボイラー室No.1でした。これは、6基の石油ボイラーを備えたボイラー室2号に置き換えられました。ロスアラモスのメインサイトに加えて、約25の周辺サイトが実験作業用に開発されました。^[71]

町の成長​​は下水道の発達を上回り、^[71] 1945年後半には停電が起きた。昼間と午後7時から10時までは照明を消さなければならなかった。水も不足した。1945年秋の消費量は1日あたり585,000米ガロン (2,210,000 L) だったが、給水量はわずか475,000米ガロン (1,800,000 L) だった。12月19日、1943年に時間節約のため地上に敷設されたパイプが凍結し、給水が完全に遮断された。住民は1日あたり300,000米ガロン (1,100,000 L) を運ぶ15台のタンクローリーから水を汲まなければならなかった。^[72]ロスアラモスは名前が秘密だったため「サイトY」と呼ばれ、住民には「ザ・ヒル」として知られていた。^[73]ロスアラモスの住民は連邦政府の土地に住んでいたため、ニューメキシコ州はロスアラモスの住民に選挙での投票を許可しなかったが、州所得税の支払いは義務付けた。^{[74] [75]}ロスアラモスの住民が1949年6月10日にニューメキシコ州の正式な市民になるまでには、長引く一連の法的および立法上の争いが待ち受けていた。^[76]

ロスアラモスは当初、オッペンハイマーと他の研究者が陸軍に任命され、軍事研究所となる予定だった。オッペンハイマーは中佐の制服を注文するほどだったが、二人の重要な物理学者、ロバート・バッハーとイジドール・ラビがその考えに反対した。そこでコナント、グローブス、オッペンハイマーは妥協案を考案し、研究所をカリフォルニア大学が運営することになった。^{[77]財務および調達活動は、1943年1月1日のOSRDからの}意向書に基づき、カリフォルニア大学の責任だった。これは、1943年4月20日にマンハッタン地区と正式契約を結んだことで置き換えられ、日付は1月1日に遡った。財務運営は常駐業務担当官のJAD・マンシーが指揮した。^[78]最終的に爆弾を組み立てる時期が来たら軍事化される予定だったが、この時点でロスアラモス研究所は非常に大きくなっており、これは非現実的かつ不必要であると考えられた。^[38]民間人が危険な作業に従事することに関して予想された困難は発生しなかった。^[78]

ジョン・M・ハーマン大佐はロスアラモスの初代駐屯地司令官であった。彼は1943年1月19日にサンタフェ事務所に中佐として入所し、2月15日に大佐に昇進した。^[79]ロスアラモスは1943年4月1日に正式に軍の施設となり、彼は4月19日にロスアラモスに異動した。^{[79] [80]}彼の後任には、ロスアラモス牧場学校卒業生のC・ホイットニー・アッシュブリッジ中佐が1943年5月に就任した。 [ ^81]アッシュブリッジの後任には、1944年10月にジェラルド・R・タイラー中佐が就任した。^{[79] [82]} 1945年11月にはライル・E・シーマン大佐が、1946年9月にはハーブ・C・ジー大佐が就任した。 ^[79]駐屯地司令官はグローブスに直接責任を負い、町、政府資産、軍人に対して責任を負っていた。^[83]

この駐屯地には4つの部隊が配属された。第4817軍事指揮部隊のMP派遣隊は1943年4月にカンザス州フォート・ライリーから到着した。当初の兵力は士官7名と下士官196名であったが、1946年12月には士官9名と下士官486名となり、44か所の警備所に24時間体制で配置されていた。^[84]第4817軍事指揮部隊の暫定工兵派遣隊（PED）は1943年4月10日にルイジアナ州キャンプ・クレイボーンで活動を開始した。この隊員らは、ボイラー工場、車両基地、食堂での作業など、駐屯地周辺の業務に従事した。また、建物や道路の維持管理も担当した。最大兵力は465名に達し、1946年7月1日に解散した。^[85]

第1暫定 女性陸軍補助部隊 （WAAC）派遣隊は、 1943年4月17日にオクラホマ州フォートシルで活動を開始した。当初の兵力は、士官1名と補助兵7名のみであった。WAACは1943年8月24日に女性陸軍部隊（WAC）となり、派遣隊は士官2名と女性下士官43名からなる第4817軍司令部の一部となった。彼女たちはアシュブリッジによってアメリカ陸軍への入隊宣誓を行った。1945年8月にはピーク時の約260名の女性に達した。WACはPEDよりも幅広い職種に従事し、調理師、運転手、電話交換手などのほか、司書、事務員、病院技術者などを務めた者もいた。技術エリア内で高度に専門化された科学研究に従事する者もいた。^[85]

特別工兵派遣隊（SED）は、1943年10月に第9812技術部隊の一部として発足した。この部隊は技術力や高度な教育を受けた男性で構成され、ほとんどが廃止された陸軍専門訓練プログラムから採用された。^[85]陸軍省の方針では、22歳未満の男性に徴兵猶予を与えることは禁じられていたため、彼らはSEDに配属された。^[86] 1945年8月には1,823人のピークに達した。SEDの隊員はロスアラモス研究所のすべてのエリアで働いた。^[85]

ロスアラモス研究所の所長として、オッペンハイマーはもはやコンプトンに責任を負わず、グローブスに直接報告するようになった。^[80]彼はプロジェクトYの技術的および科学的側面を担当した。 ^[83]彼は中性子計算で彼のために働いていたグループからスタッフの中核を集めた。^[87]これらには秘書のプリシラ・グリーン、^[88]自身のグループのセルバーとマクミラン、カリフォルニア大学のエミリオ・セグレとジョセフ・W・ケネディのグループ、ミネソタ大学のJH・ウィリアムズのグループ、ウィスコンシン大学のジョー・マッキベンのグループ、スタンフォード大学のフェリックス・ブロックのグループ、パデュー大学のマーシャル・ホロウェイのグループが含まれていた。また、マサチューセッツ工科大学放射線研究所のハンス・ベーテとロバート・バッハー、マンハッタン計画冶金研究所のエドワード・テラー、ロバート・F・クリスティ、ダロル・K・フロマン、アルビン・C・グレイブス、ジョン・H・マンリーとそのグループ、プリンストン大学でマンハッタン計画の研究を行っていたロバート・R・ウィルソンとそのグループ（リチャード・ファインマンを含む）の協力も得た。彼らは貴重な科学機器を大量に持ち込んだ。ウィルソンのグループはハーバード大学のサイクロトロンを解体してロスアラモスに輸送した。マッキベンのグループはウィスコンシン州からヴァンデグラフ発電機2台を持ち込み、マンリーのグループはイリノイ大学からコッククロフト・ウォルトン加速器を持ち込んだ。^[87]

外部との通信は、1943年4月まで森林局の1回線のみで行われていたが^[89] 、その後陸軍の電話回線5回線に置き換えられた。1945年3月には8回線に増加した。 ^{[90]また、エンコード機付きの}テレタイプライターが3台あった。最初の1台は1943年3月に設置され、1943年5月には2台が追加され、1台は1945年11月に撤去された。^[90]事務所には電話があったが、陸軍がセキュリティ上の危険とみなしたため、個人宅には設置されていなかった。緊急時用に町内に公衆電話がいくつかあった。回線の盗聴を防ぐ方法がなかったため、機密情報を電話回線で話し合うことはできなかった。当初、電話回線は営業時間中のみ使用可能だったが、十分な数のWACが到着して24時間体制で交換台に配属された。^[91]

労働力不足と地元労働者を連れてくる際の安全上の懸念から、ロスアラモスの女性は働くことが奨励された。1943年9月までに約60人の科学者の妻が技術地区で働いていた。1944年10月には研究所、病院、学校の670人の労働者のうち約200人が女性だった。大半は管理部門で働いていたが、リリ・ホーニグ[92]、ジェーン・ハミルトン・ホール[93]、ペギー・ティッタートン[94]など多くの女性が科学者や技術者として働いていた。シャーロット・サーバーはA-5（図書館）グループを率いた。[ 95 ^] 多く^の女性が^{T -} 5（計算）グループで数値計算に取り組んだ。^[92]ドロシー・マッキビンは1943年3月27日にイーストパレスアベニュー109に開設されたサンタフェ事務所を運営した 。^[96]彼らはサンタフェ事務所に報告するように言われ、マッキビンは彼らにそのようなものを提供し、それによってロスアラモスの門番になった。^[97]

ロスアラモス研究所には理事会があり、そのメンバーはオッペンハイマー、バッチャー、ベーテ、ケネディ、D.L.ヒューズ（人事部長）、D.P.ミッチェル（調達部長）、ディーク・パーソンズであった。後にマクミラン、ジョージ・キスティアコウスキー、ケネス・ベインブリッジが加わった。^[98]研究所は5つの部門に分かれていた。管理部門（A）、理論部門（T）はベーテ、実験物理学部門（P）、化学・冶金部門（CM）、兵器・工学部門（E）はパソンズであった。^{[99] [100]} 1943年から1944年にかけて全ての部門が拡大したが、T部門は規模が3倍になったにもかかわらず最小のままで、E部門は最大となった。セキュリティクリアランスが問題だった。科学者（最初はオッペンハイマーも含む）は適切なクリアランスなしに技術エリアに入ることができなかった。効率性を考慮して、グローブスはオッペンハイマーが上級科学者の保証人となり、他の3人の従業員が下級科学者や技術者の保証人となるという簡略化されたプロセスを承認した。^[101]

ロスアラモス研究所は、ジェームズ・チャドウィック率いる英国使節団によって強化された。最初に到着したのはオットー・フリッシュとアーネスト・ティッタートンで、後にニールス・ボーアとその息子オーゲ・ボーア、そして流体力学の専門家でレイリー・テイラー不安定性の解明に大きく貢献したサー・ジェフリー・テイラーが到着した。^[102]密度の異なる2つの流体の界面でのこの不安定性は、軽い流体が重い流体を押すときに発生し、^[103]爆発物実験の解釈、爆発の影響の予測、中性子起爆装置の設計、原子爆弾自体の設計に不可欠であった。チャドウィックは数ヶ月しか留まらず、ルドルフ・パイエルスが英国使節団長の後を継いだ。グローブスが支持した当初のアイデアは、英国の科学者がチャドウィックの指揮下でグループとして働き、チャドウィックが彼らに仕事を外注するというものだった。しかし、すぐにこの案は却下され、英国使節団は研究所に完全に統合されることとなった。彼らは研究所のほとんどの部門で働き、プルトニウム化学と冶金学から除外されただけだった。^{[104] [102]} 1946年の原子力法（マクマホン法として知られる）の成立により、英国政府職員は全員去らなければならなかった。1946年末までに全員が去ったが、ティッタートンだけは特別許可を得て1947年4月12日まで留まった。彼が去ったことで英国使節団は終了した。^{[105] [106]}

1943年、プルトニウムを使用した銃型核分裂兵器の開発が進められ、シンマンと呼ばれるようになった。^{[107] [108]} 3種類の原子爆弾の設計につけられた名前、ファットマン、シンマン、リトルボーイは、その形状に基づいてセルバーによって選ばれた。シンマンは細長い装置で、その名前はダシール・ハメットの 探偵小説と同名の映画シリーズに由来している。ファットマンは丸くて太っており、映画「マルタの鷹」でシドニー・グリーンストリートが演じる「カスパー・ガットマン」というキャラクターにちなんで名付けられた。最後に登場したリトルボーイは、ハンフリー・ボガートが言及した同映画でエリシャ・クック・ジュニアが演じるキャラクターにちなんで名付けられた。^[109]

1943 年 4 月と 5 月に開かれた一連の会議では、その年の残りの期間の研究所の計画が示された。オッペンハイマーは、バークレーのスタン・フランケルと E.C. ネルソンが導き出した拡散理論に基づく式で、ウラン 235 装置の臨界質量を推定した。これにより、完全なタンパーを備えたウラン 235 装置の値は 25 kg となったが、これは近似値にすぎなかった。これは、すべての中性子は同じ速度を持ち、すべての衝突は弾性衝突であり、中性子は等方的に散乱し、中性子のコアとタンパーの平均自由行程は同じであるという単純化された仮定に基づいていた。ベーテの T 部門、特にセルバーの T-2 (拡散理論) グループとファインマンの T-4 (拡散問題) グループは、その後数か月間、改良されたモデルの作成に取り組んだ。^{[110] [111]}ベーテとファインマンは反応の効率を表す式も開発した。^[112]

そこに入力された値以上に正確な式はあり得なかった。断面積の値は疑わしく、プルトニウムについてはまだ決定されていなかった。これらの値の測定が優先されるべきであったが、研究所にはウラン235が1グラムしかなく、プルトニウムは数マイクログラムしかなかった。^[110]この仕事はバッハーのP部門に委ねられた。ウィリアムズP-2（静電発生器）グループは1943年7月に最初の実験を行い、2台のヴァンデグラフ発生器のうち大きい方を使用してプルトニウムの核分裂あたりの中性子とウラン235の核分裂あたりの中性子の比率を測定した。^[113]これには冶金研究所との交渉が伴い、165μgのプルトニウムを入手し、ロスアラモスで1943年7月10日に受領された。バッチャーはプルトニウム239の核分裂あたりの中性子の数は2.64±0.2であり、ウラン235の約1.2倍であると報告することができた。^[114]ウィルソンのP-1（サイクロトロン）グループのティッタートンとボイス・マクダニエルは、ウラン235の原子核が核分裂するときに即発中性子が放出されるのにかかる時間を測定しようとした。 ^{[115]彼らは、ほとんどが1}ナノ秒未満で放出されると計算した。その後の実験では、核分裂にも1ナノ秒未満しかかからないことが実証された。核分裂ごとに放出される中性子の数は高速中性子と低速中性子で同じであるという理論家の主張の確認には時間がかかり、1944年の秋まで完了しませんでした。^[113]

ジョン・フォン・ノイマンは1943年9月にロスアラモス研究所を訪れ、原子爆弾がもたらす被害についての議論に参加した。彼は、小規模な爆発による被害は衝撃（爆発の平均圧力と爆発継続時間）に比例するが、原子爆弾のような大規模爆発による被害はピーク圧力によって決まり、ピーク圧力はそのエネルギーの立方根に依存すると説明した。その後、ベーテは10キロトンのTNT（42TJ）の爆発は3.5キロメートル（2.2マイル）で0.1標準気圧（10kPa）の過圧をもたらし、したがってその半径内で深刻な被害をもたらすと計算した。フォン・ノイマンはまた、衝撃波が固体に跳ね返ると圧力が上昇するため、爆弾が被害半径に匹敵する高度、約1～2キロメートル（3,300～6,600フィート）で爆発すると被害が大きくなる可能性があると示唆した。^{[112] [116]}

パーソンズは1943年6月、ブッシュとコナントの推薦により兵器技術部長に任命された。^[117]砲開発のコーディネーターを務めていたトルマンは、部門の人員配置にあたり、アメリカ国立標準技術局からジョン・ストライブ、チャールズ・クリッチフィールド、セス・ネダーマイヤーを迎え入れた。^[118]部門は当初5つのグループに編成され、最初のグループリーダーはE-1（試験場）グループのマクミラン、E-2（計装）グループのケネス・ベインブリッジ、E -3（信管開発）グループのロバート・ブロード、E-4（発射体、標的、および源）グループのクリッチフィールド、E-5（爆縮）グループのネダーマイヤーであった。 1943年秋にはさらに2つのグループが追加され、ノーマン・ラムゼイ指揮下のE-7（配達）グループとジョセフ・O・ヒルシュフェルダー指揮下のE-8（内部弾道）グループとなった。^[117]

アンカーランチに試験場が設けられた。この大砲は珍しいものとなり、臨界質量に関する重要なデータがない中で設計する必要があった。設計基準は、大砲の砲口初速が毎秒3,000フィート (910 m/s) であること、砲身の重量が、このエネルギーの砲身では通常5ショートトン (4.5 t) かかるのに対し、わずか1ショートトン (0.91 t) であること、そのため合金鋼で作られていること、砲尾の最大圧力が毎平方インチあたり75,000ポンド(520,000  kPa ) であること、独立した雷管が3つあることであった。発射は1回だけでよいため、砲身は従来の大砲よりも軽量にできた。^{[119]また、}ライフリングや反動機構も必要なかった。圧力曲線は、ヒルシュフェルダーがロスアラモス研究所に加わる前に、地球物理学研究所で彼の監督の下で計算されました。 ^[120]

海軍砲廠で砲が製造されるのを待つ間、様々な推進剤がテストされた。ヒルシュフェルダーは推進剤と点火システムをテストするため、ジョン・L・マギーをペンシルベニア州ブルーストンにある鉱山局実験鉱山に派遣した。 ^[121]アンカー・ランチで3インチ (76 mm)/50口径砲を用いて試射が行われた。これにより、テスト機器の微調整が可能になった。最初の2本の砲身は1944年3月10日にロスアラモスに到着し、バージニア州ダルグレンの海軍性能試験場で同様の作業の経験があったトーマス・H・オルムステッドの指揮の下、アンカー・ランチで試射が始まった。雷管がテストされ、80,000ポンド/平方インチ (550,000 kPa) までの圧力で作動することが分かった。ブローデのグループは、レーダー高度計、近接信管、気圧高度計信管をテストして、信管システムを調査しました。^[122]

テストは、AYDとして知られる周波数変調型レーダー高度計と、718として知られるパルス型で実施されました。AYDの改造は、OSRD契約に基づいてNorden Laboratories Corporationによって行われました。718の製造元であるRCAに連絡したところ、後にArchieというニックネームが付けられた新しい尾部警戒レーダーAN /APS-13がちょうど生産に入ったところであり、レーダー高度計として使用できるように改造できることが分かりました。製造される3番目のユニットは、1944年4月にロスアラモスに納品されました。5月にはAT-11の潜水でテストされました。その後、6月と7月に実物大の落下テストが行​​われました。これらは非常に成功しましたが、AYDは引き続き問題に悩まされていました。そのため、Archieが採用されましたが、1944年8月にはユニットが不足していたため、大規模な破壊テストは不可能でした。^[122]シルバープレートボーイングB-29スーパーフォートレス機にシンマン爆弾の形状を装着したテストが1944年3月と6月にムロック陸軍飛行場で実施された^。[123]

1942 年 11 月 14 日の S-1 執行委員会の会議で、チャドウィックはプルトニウムから放出されるアルファ粒子が不純物として存在する軽元素で中性子を生成し、それがプルトニウム内で核分裂を引き起こし、炉心が完全に組み立てられる前に連鎖反応である前駆爆発を引き起こす可能性があるという懸念を表明した。これはオッペンハイマーとシーボーグがその 1 か月前に検討しており、後者はホウ素などの中性子放出物質を 1000 億分の 1 に制限する必要があると計算していた。このレベルの純度を確保できる化学プロセスを開発できるかどうかについては疑問があり、チャドウィックは S-1 執行委員会にこの問題を報告し、さらに検討するよう求めた。しかし 4 日後、ローレンス、オッペンハイマー、コンプトン、マクミランはコナントに、厳格な純度要件を満たすことができると確信していると報告した。^[124]

1943年11月4日にクリントン工科工場のX-10黒鉛炉が稼働するまで、プルトニウムは微量しか入手できなかったが、 ^{[125] [126]}すでにいくつかの憂慮すべき兆候があった。冶金研究所でフッ化プルトニウムが生成された際、化学プロセスは同じであるにもかかわらず、色が薄いこともあれば暗いこともあった。1943年11月にプルトニウムを金属プルトニウムに還元できたとき、密度は15 g/cm ^{3と測定され、} X線散乱技術を使用した測定では密度が13 g/cm ^{3であることが示された。これはまずい。密度はウランと同じ約19 g/cm 3}であると想定されていたからである。これらの数字が正しければ、爆弾にははるかに多くのプルトニウムが必要になる。ケネディはシーボーグの野心的で目立ちたがり屋な態度を嫌っており、アーサー・ウォールとともにシーボーグのグループとは独立してプルトニウムの精製法を考案していた。2月にサンプルを入手した彼らは、この方法をテストした。その月、冶金研究所は2種類のフッ化物、すなわち明るい色の四フッ化プルトニウム(PuF ₄ ) と暗い色の三フッ化プルトニウム(PuF _{3 ) が存在することを突き止めたと発表した。化学者たちはすぐにそれらを選択的に作る方法を発見し、前者の方が金属に還元しやすいことが判明した。1944年3月の測定では、密度は19～20 g/cm} ³であることが示された。^[127]

エリック・ジェットの CM-8 (プルトニウム冶金) グループは、1944 年 3 月にロスアラモス研究所にグラム単位のプルトニウムが届いた後、プルトニウム金属の実験を開始しました。冶金学者はプルトニウムを加熱すると、温度が上昇することなく突然熱を吸収し始める 137 ～ 580 °C (279 ～ 1,076 °F) の間の 5 つの温度を発見しました。これはプルトニウムに複数の同素体があることを強く示唆していましたが、当初はあまりにも奇妙で真実ではないと考えられていました。さらにテストを進めると、約 135 °C (275 °F) で状態変化が確認され、密度が 16 g/cm ³の δ 相に入りました。シーボーグはプルトニウムの融点はウランと同程度の950～1,000℃（1,740～1,830℉）であると主張していたが、ロスアラモス研究所の冶金学者はすぐにプルトニウムが約635℃（1,175℉）で融解することを発見した。化学者たちはプルトニウムから軽元素不純物を除去する技術に目を向けたが、1944年7月14日、オッペンハイマーはケネディに、これはもはや必要ないだろうと伝えた。^[128]

自発核分裂の概念は、1939年にニールス・ボーアとジョン・アーチボルド・ウィーラーが原子核分裂のメカニズムを論じた際に提唱された。^[130]ウランの自発核分裂を発見する最初の試みはウィラード・リビーによって行われたが、彼はそれを検出できなかった。^{[131]それはイギリスでフリッシュとティッタートンによって、また}ソ連では1940年にゲオルギー・フリョロフとコンスタンチン・ペトルジャクによって独立に観測されており、一般的には後者の発見とされている。^{[132] [133]}コンプトンはまた、フランスの物理学者ピエール・オージェから、フレデリック・ジョリオ＝キュリーがポロニウムの自発核分裂と思われるものを検出したと聞いていた。これが本当であれば、中性子起爆装置にポロニウムを使用することができなくなるかもしれない。もしプルトニウムの場合にそれが真実であるならば、銃型の設計は機能しないことを意味するかもしれない。ロスアラモス研究所のコンセンサスはそれが真実ではなく、ジョリオ＝キュリーの結果は不純物によって歪められていたというものだった。^[134]

ロスアラモス研究所では、エミリオ・セグレのP-5（放射能）グループがウラン234、−235、−238、プルトニウム、ポロニウム、プロトアクチニウム、トリウムの測定に着手した。^[135]彼らはプルトニウム自体についてはあまり心配していなかった。彼らの主な懸念は、チャドウィックが提起した軽元素不純物との相互作用の問題であった。セグレと彼の若い物理学者のグループは、ロスアラモス研究所の他の研究から発生するバックグラウンド放射線を最小限に抑えるために、技術エリアから約14マイル（23 km）離れたパハリトキャニオンの古い森林局の丸太小屋で実験を行った。^[136]

1943年8月までに、彼らはプルトニウムを除くすべての検査対象元素について良好な値を得た。彼らが持っていた唯一のサンプルは、バークレーの60インチサイクロトロンで作成した20μgのサンプル5つだけだったため、プルトニウムを十分に正確に測定することはできなかった。^[137]彼らは、ロスアラモスで行われた測定値がバークレーで行われたものよりも高いことに気づいたが、これは海抜7,300フィート (2,200 m) のロスアラモスでより多い宇宙線によるものとした。 ^[138]彼らの測定値は、1グラムあたり1時間あたり40回の自発核分裂率を示しており、これは高いが許容範囲内であったが、誤差の範囲は許容できないほど大きかった。1944年4月、彼らはX-10グラファイト原子炉からサンプルを受け取った。すぐにテストを行ったところ、1グラムあたり1時間あたり180回の核分裂が示され、これは許容できないほど高かった。バッチャーがコンプトンに報告することになったが、彼は明らかに動揺していた。^{[139]疑われたのは}プルトニウム240だった。これはまだ発見されていなかった同位体だが、その存在は疑われており、プルトニウム239の原子核が中性子を吸収することで生成されるだけである。疑われていなかったのは、その高い自発核分裂率であった。セグレのグループはそれを1グラムあたり1時間あたり160万回の核分裂と計測したが、プルトニウム239の場合は1グラムあたり1時間あたり40回に過ぎなかった。^[140]これは、原子炉で生成されたプルトニウムが銃型兵器に使用するには不適切であることを意味していた。プルトニウム240は連鎖反応をあまりにも早く開始し、十分なプルトニウムが反応する前に臨界質量を分散させるのに十分なエネルギーを放出する予備爆発を引き起こすだろう。より高速の銃が提案されたが、非実用的であることが判明した。同位体を分離する可能性も同様に低く、プルトニウム240をプルトニウム239から分離するのはウラン235をウラン238から分離するよりもさらに困難である。^[141]

ネッダーマイヤーのE-5（爆縮）グループによって、爆弾設計の代替方法である爆縮の研究が始まっていた。セルバーとトルマンは、1943年4月の会議で、核分裂性物質の破片を集めて臨界質量を形成する方法として爆縮を思いついた。ネッダーマイヤーは別の方法を採り、中空の円筒を固体の棒に押しつぶそうとした。^[142]そのアイデアは、爆薬を使用して臨界未満の量の核分裂性物質をより小さく密度の高い形に押しつぶすというものだった。核分裂性原子がより密集すると、中性子捕獲率が上昇し、臨界質量を形成する。金属はごく短い距離を移動するだけなので、銃を使う方法よりもはるかに短い時間で臨界質量が組み立てられる。^[143]当時、このように爆薬を使用するというアイデアは非常に斬新だった。作業を円滑に進めるため、アンカーランチに爆発物を鋳造するための小さな工場が設立された。^[142]

1943年を通じて、爆縮は、何らかの理由で銃型が実用的でない場合のバックアップ プロジェクトと考えられていました。^[144]ベーテ、オッペンハイマー、テラーなどの理論物理学者は、核分裂性物質をより効率的に使用し、より低純度の物質の使用を可能にする原子爆弾の設計というアイデアに興味をそそられました。これらは、グローブスにとって特に魅力的な利点でした。しかし、ネッダーマイヤーによる1943年と1944年初頭の爆縮に関する研究は有望でしたが、理論的および工学的観点から、銃の設計よりもはるかに難しい問題であることは明らかでした。1943年7月、オッペンハイマーはジョン フォン ノイマンに手紙を書き、助けを求め、ロスアラモスを訪問して「このバック ロジャースプロジェクトについてよりよいアイデア」を得ることを提案しました。^[145]

当時、フォン・ノイマンは海軍兵器局、プリンストン大学、陸軍アバディーン性能試験場、NDRCに勤務していた。オッペンハイマー、グローブス、パーソンズはトルマンとウィリアム・R・パーネル少将 にフォン・ノイマンの釈放を訴えた。ノイマンは1943年9月20日から10月4日までロスアラモスを訪れた。徹甲弾に使用される爆風と成形炸薬に関する自身の最近の研究を基に、球状の核を爆縮するために高爆薬の成形炸薬を使用することを提案した。9月23日の理事会の会議では、当時OSRDに勤務していた爆発物の著名な専門家であるジョージ・キスティアコウスキーにロスアラモス研究所への参加を打診することが決議された。^[146]キスティアコウスキーは気乗りしなかったが、11月にその申し出を受け入れた。1944年2月16日にフルタイムの職員となり、パーソンズの爆縮担当副官となった。マクミランは砲型爆弾の副官となった。爆弾の最大サイズは、この時点でB-29の5×12フィート（1.5×3.7メートル）の爆弾倉の大きさから決定された。^[147]

1944年7月までに、オッペンハイマーはプルトニウムを銃の設計に使用できないという結論を下した。7月18日、彼はグローブスに「現時点で最優先すべき方法は爆縮法である」と書いた。^[148]ファットマンというコードネームで呼ばれる爆縮設計の加速された取り組みは、オッペンハイマーが爆縮に焦点を当てるためにロスアラモス研究所の徹底的な再編を実施した1944年8月に始まった。^[149]爆縮兵器を開発するために、キスティアコフスキーが率いるX（爆発物）部門とロバート・バッチャーの指揮下にあるG（ガジェット）部門の2つの新しいグループがロスアラモスに設立された。^{[150] [151]}テラーはT-1（爆縮と超理論）グループの責任者であったが、ベーテは、テラーが超理論に多くの時間を費やしすぎていると考えた。超理論はベーテとオッペンハイマーによって優先順位が低くされていた。1944年6月、オッペンハイマーはテラーの下に専用の超理論グループを創設し、テラーはオッペンハイマーに直接責任を負い、パイエルスがT-1（爆縮）グループの責任者となった。^{[152] [153]} 9月、テラーのグループはエンリコ・フェルミの新しいF（フェルミ）部門の一部であるF-1（超理論と一般理論）グループとなった。^[154]

フォン・ノイマンとT部門、特にルドルフ・パイエルスが考案した新しい設計では、爆発レンズを使用して、低速爆薬と高速爆薬の両方を組み合わせて爆発を球形に集中させた。^[155] 1944年5月のジェフリー・テイラー卿の訪問により、コアと劣化ウランタンパー間のインターフェースの安定性に関する疑問が提起された。その結果、設計はより保守的なものとなった。これを究極的に表現したものが、コアを中空ではなく固体にするというクリスティの提案の採用であった。^[156]適切な形状と速度で爆発するレンズの設計は、時間がかかり、困難で、イライラさせられるものであることが判明した。^[155]さまざまな爆薬がテストされた後、速射爆薬として組成B 、低速爆薬としてバラトールが採用された。 ^[157]最終的なデザインはサッカーボールに似ており、20個の六角形レンズと12個の五角形レンズがあり、それぞれの重さは約80ポンド（36kg）でした。爆発を正確に行うには、高速で信頼性が高く安全な電気雷管が必要であり、信頼性を確保するためにレンズごとに2個ずつありました。 ^{[158] [159]そのため、}ルイス・アルバレスが率いるグループがロスアラモスで開発した新発明である爆発ブリッジワイヤ雷管を使用することが決定されました。その製造契約はレイセオン社に与えられました。^[160]

収束する衝撃波の挙動を研究するため、ロバート・サーバーは、ガンマ線の強力な発生源である短寿命の放射性同位元素ランタン140を使用したRaLa実験を考案した。ガンマ線源は、イオン化室内の爆薬レンズに囲まれた金属球の中心に置かれていた。これにより、爆縮のX線動画を撮影することができた。レンズは、主にこの一連のテストを使用して設計された。^[161]ロスアラモス計画の歴史の中で、デビッド・ホーキンスは「RaLaは、最終的な爆弾の設計に影響を与えた最も重要な単一の実験となった」と書いている。^[162]

爆薬の中には厚さ4.5インチ（110 mm）のアルミニウム製プッシャーが入っており、比較的低密度の爆薬から次の層である厚さ3インチ（76 mm）の天然ウラン製タンパーへのスムーズな移行を可能にした。その主な役割は臨界質量を可能な限り長く維持することだが、中性子をコアに反射させることもできた。その一部は核分裂するかもしれない。外部中性子による早期爆発を防ぐため、タンパーは薄いホウ素層でコーティングされていた。^[158]

ポロニウム・ベリリウム変調中性子起爆装置は、その形状がウニの内殻に似ていることから「ウニ」と呼ばれ、^[163]連鎖反応を正確に適切なタイミングで開始するために開発された。^{[164]放射性ポロニウムの化学と冶金に関するこの研究は、}モンサント社のチャールズ・アレン・トーマスが指揮し、デイトン計画として知られるようになった。^[165]試験には毎月最大500キュリーのポロニウムが必要であったが、モンサント社はそれを供給できた。^[166]銃弾や高射砲弾から保護するため、アセンブリ全体がジュラルミン製の爆弾ケースに収められた。^[158]

冶金学者の最終的な課題は、プルトニウムを球状に鋳造する方法を見つけることだった。室温で存在する脆いα相は、高温になると塑性β相に変化する。次に注目は、通常300～450℃（572～842℉）の範囲に存在する、さらに展性のあるδ相に移った。これはアルミニウムと合金にすると室温で安定するが、アルミニウムはアルファ粒子で衝撃を受けると中性子を放出し、早期点火の問題を悪化させることが判明した。そこで冶金学者はプルトニウムとガリウムの合金を思いつき、これによりδ相が安定し、熱間プレスで目的の球形に成形できるようになった。プルトニウムは腐食しやすいことがわかったため、球体はニッケルでコーティングされた。^[167]

この作業は危険であることが判明した。戦争の終わりまでに、尿中に許容できないほど高いレベルの元素が検出されたため、経験豊富な化学者と冶金学者の半数がプルトニウムを扱う仕事から外されなければならなかった。^[168] 1945年1月にロスアラモスで小規模な火災が発生したため、プルトニウム研究室の火災が町全体を汚染する恐れがあり、グローブスはプルトニウム化学と冶金のための新しい施設の建設を承認した。これはDPサイトとして知られるようになった。^[169]最初のプルトニウムピット（またはコア）の半球は1945年7月2日に製造され、配達された。さらに3つの半球が7月23日に製造され、3日後に配達された。^[170]

1944年7月にオッペンハイマーがロスアラモス研究所を再編した後、ウラン砲型兵器の研究はフランシス・バーチのO-1（ガン）グループに集中した。^{[171] [172]}このコンセプトは、爆縮爆弾の開発に失敗した場合に備えて、少なくとも濃縮ウランを使用できることを追求したものだった。^[173]今後、砲型は濃縮ウランのみで作動するようになり、これによりシンマンの設計は大幅に簡素化された。高速度砲はもはや必要なく、B-29の爆弾倉に収まるほど短い、より単純な兵器で代用できるようになった。この新しい設計はリトルボーイと呼ばれた。^[174]

何度も遅れた後、わずかに濃縮されたウラン（ウラン235が13～15パーセント）の最初の出荷が1944年3月にオークリッジから到着した。高濃縮ウランの出荷は1944年6月に開始された。臨界実験と湯沸かし器が優先されたため、冶金学者は1944年8月まで何も受け取らなかった。 ^{[175] [176]}その間に、CM部門はウラン水素化物の実験を行った。^[177]これはT部門によって有望な活性物質として検討された。その考えは、水素の中性子減速剤としての能力が効率の低下を補うというものだったが、ベーテが後に回想しているように、その効率は「ファインマンが言うように無視できるほどかそれ以下」であり、その考えは1944年8月までに放棄された。^[178]

フランク・スペディングのエイムズ・プロジェクトは、ウラン金属を工業規模で生産する方法であるエイムズ法を開発していたが、 CM部門の冶金担当副リーダーであるシリル・スタンレー・スミス[ ^{179 ]}は、臨界質量を形成する危険性があるため、高濃縮ウランでの使用を懸念していた。高濃縮ウランは天然ウランよりもはるかに価値が高く、1ミリグラムでも損失を避けたかった。彼はスペディングと働いたことがある化学者リチャード・D・ベイカーを採用し、一緒にエイムズ法をロスアラモス研究所で使用できるように改造した。^{[179] 2月にベイカーと彼のグループは、高濃縮}四フッ化ウランで360グラムの還元を20回、500グラムの還元を27回行った。^[181]

2種類の銃の設計が作られた。タイプAは高合金鋼製で、タイプBはより普通の鋼製だった。タイプBの方が軽量であるという理由で量産に選ばれた。雷管と推進薬は、以前シンマンで選ばれたものと同じだった。^[182]中空弾と標的挿入物のスケールテストは、3インチ/50口径砲と20 mm (0.79インチ) イスパノ砲で行われた。12月からは、実物大のテストが行​​われた。驚いたことに、最初に作られたテストケースがこれまでで最高のものになった。それはアンカーランチでの4回のテストテストで使用され、最終的には広島への原爆投下に使用されるリトルボーイに使用された。設計仕様は1945年2月に完成し、部品の製造契約が交わされた。誰も完全な設計のコピーを持たないようにするため、3つの異なる工場が使用された。銃と砲尾はワシントンDCの海軍砲廠で製造された。標的、ケース、その他の部品はミシガン州センターラインの海軍兵器工場で製造され、尾部フェアリングと取り付けブラケットはミシガン州デトロイトのエキスパート・ツール・アンド・ダイ社で製造された。^{[183] ​​[182]}

バーチの整然としたスケジュールは、12月にグローブスによって乱された。グローブスはオッペンハイマーに、爆縮よりも砲型を優先し、1945年7月1日までに兵器を準備するよう命じた。^[184]爆弾は、ウラン弾頭を除いて、1945年5月初旬には準備が整っていた。[ ^185]ウラン235の弾頭は6月15日に完成し、標的は7月24日に完成した。^[186]標的と爆弾の予備組立体（核分裂性部品のない部分的に組み立てられた爆弾）は、巡洋艦USS インディアナポリスに搭載され、7月16日にカリフォルニア州ハンターズポイント海軍造船所を出発し、7月26日に到着した。^[187]標的の挿入に続いて7月30日に航空機が発射された。^[186]

全ての構成部品は標的および落下試験で試験されていたが、^[186]広島以前に銃型核兵器の完全な試験は行われていなかった。リトルボーイ型の装置を試験しなかった理由はいくつかある。第一に、ウラン235が不足していた。^[188]さらに、兵器の設計は単純であったため、銃型のアセンブリで実験室試験を行うだけでよいとみなされた。成形された爆縮装薬の高度な調整を必要とする爆縮設計とは異なり、銃型の設計はほぼ確実に機能すると考えられていた。^[189]ウェンドーバーで32回の落下試験が行われ、爆弾が不発に終わったのは1回だけだった。土壇場で1つの変更が行われ、銃を発射する推進剤の火薬袋を爆弾倉に装填できるようにした。^[182]

偶発的な爆発の危険性は安全性を懸念させた。リトルボーイには基本的な安全機構が組み込まれていたが、それでも偶発的な爆発は起こり得た。衝突によって中空の「弾丸」が「標的」シリンダーに打ち込まれ、大量の放射線が放出されるか、あるいは核爆発が起こるかどうかを調べるテストが行​​われた。その結果、これには重力の500倍の衝撃が必要であり、起こりそうにないことがわかった。^[190]衝突と火災によって爆発物が引き起こされる可能性が依然として懸念されていた。^{[191]ウランの半分は水中に沈められると、}中性子減速効果を受ける。爆発は起こらなかったが、広範囲に放射能汚染を引き起こす可能性があった。このため、パイロットは海上ではなく陸上で墜落するよう勧められた。^[190]

水ボイラーは水性均質炉で、可溶性硫酸ウランの形の核燃料が水に溶解するタイプの原子炉である。 ^{[192] [193]硫酸ウランが}硝酸ウランの代わりに選ばれたのは、硫黄の中性子捕獲断面積が窒素のそれよりも小さいためである。^[194]このプロジェクトは、連鎖反応システムの臨界質量を測定する進行中のプログラムの一部として、1943年4月にバッハーによって提案された。彼はこれを臨界質量システムでさまざまな材料をテストする手段でもあると考えていた。T部門は、原子爆弾に見られる連鎖反応の形式に関連する研究の邪魔になると見なされたこのプロジェクトに反対したが、この点ではバッハーが優勢だった。^[195]水ボイラーに関連する計算は、1943年にT部門の過度の時間を費やした。^[193]フェルミによって開発された原子炉理論は、水ボイラーには適用されなかった。^[196]

1943年当時、原子炉の建造についてはほとんど知られていなかった。バッハーのP部門にドナルド・カースト[197]の指揮の下、チャールズ・P・ベイカー、ゲルハルト・フリードランダー、リンゼイ・ヘルムホルツ、マーシャル・ホロウェイ、レーマー・シュライバーを含むP-7（水ボイラー）グループが結成^された。T - 1グループのロバート・F・クリスティは理論計算、特に臨界質量の計算で協力した。彼は、無限大のタンパー内で600グラムのウラン235が臨界質量を形成すると計算した。当初、水ボイラーを10kWで稼働させる計画だったが、フェルミとサミュエル・K・アリソンが1943年9月に訪れ、提案された設計を検討した。彼らはウラン塩の分解の危険性を指摘し、より強力な遮蔽を推奨した。また、放射性核分裂生成物が生成され、化学的に除去する必要があることも指摘された。その結果、水ボイラーは、より多くの運転経験が蓄積されるまで1kWでのみ運転することが決定され、高出力運転に必要な機能は当面棚上げされた。^[195]

クリスティは、偶発的な爆発が起こった場合に汚染される領域も計算しました。町から安全な距離にあり、給水源の下流にあるロスアラモス渓谷の場所が選ばれました。オメガとして知られるこの場所は、1943年8月19日に理事会で承認されました。 温水ボイラーの建設は簡単ではありませんでした。ウラン塩によってはんだが腐食するため、ボイラーである直径12.0625インチ (306.39 mm) のステンレス鋼球の2つの半分をアーク溶接する必要がありました。CM-7 (その他の冶金) グループは、 1943年12月と1944年1月に温水ボイラーのタンパー用のベリリア煉瓦を製造しました。これらは、1,000 °C (1,830 °F)、100ポンド/平方インチ (690 kPa) で5〜20分間、グラファイトでホットプレスされました。約53個のレンガが作られ、ボイラーの周りにフィットする形にされた。オメガサイトの建物は、未完成ではあったものの、1944年2月1日までに完成し、温水ボイラーは4月1日までに完全に組み立てられた。5月までには起動に十分な濃縮ウランが到着し、1944年5月9日に臨界に達した。^{[195] [198]}臨界に達した原子炉は世界で3番目であり、最初の2つは冶金研究所のシカゴ・パイル1原子炉とクリントン・エンジニア・ワークスのX-10グラファイト原子炉であった。 ^[192]断面積測定の改善により、クリスティは臨界推定値を575グラムに精査することができた。実際は、565グラムしか必要なかった。彼の予測の正確さは、誰よりもクリスティを驚かせた。^[195]

1944年9月、P-7（水ボイラー）グループは、フェルミのF部門の一部であるF-2（水ボイラー）グループになりました。^[199] 1944年6月に計画されていた一連の実験が完了すると、より強力な原子炉として再建することが決定されました。 10kWの出力という当初の目標は、冷却要件を単純に保てる5kWに変更されました。 中性子束は毎秒平方センチメートルあたり5 x 10 ¹⁰中性子になると推定されました。 水冷が設置され、制御棒が追加されました。 今回は硫酸ウランの代わりに硝酸ウランが使用されました。前者の方が簡単に除染できるためです。ベリリア煉瓦のタンパーは、ベリリアの入手が困難であったことと、原子炉で生成された中性子によって生成されるガンマ線によるベリリウムの（γ、n）反応を避けるため、グラファイトブロックで囲まれていた。 ^{[200 ]}

⁹
₄なれ
+
γ
→⁸
₄なれ
+
ん
- 1.66MeV

原子炉は1944年12月に稼働を開始した。^[200]

最初からスーパーの研究は、最も熱心な支持者であったテラーによって指揮された。この研究は常に核分裂爆弾の開発という目的の次に重要視されていたが、より強力な爆弾を作れるという見通しは、研究を続けるのに十分だった。バークレーの夏の会議で、テラーはスーパーが技術的に実現可能であると確信した。エミル・コノピンスキーは、重水素をトリチウムと混ぜると、より簡単に点火できると示唆し、重要な貢献をした。ベーテは、トリチウム-重水素 (TD) 反応は、重水素-重水素 (DD) 反応の 5 倍のエネルギーを放出すると指摘した。トリチウムは入手が難しく、重水素は核分裂爆弾で簡単に点火できるという期待があったため、この提案はすぐには実行されなかったが、シカゴのマンリーのグループとパデューのホロウェイのグループによって、TD と DD の断面積が測定された。^[202]

1943年9月までに、DDとTDの値が上方修正され、より低温で核融合反応を開始できるという期待が高まった。テラーはスーパーについて十分に楽観的であり、ドイツが重水素に興味を持っているという報告を懸念していたため、理事会にその優先順位を上げるよう要請した。理事会はある程度同意したが、フルタイムで取り組むことができるのは1人だけであると決定した。オッペンハイマーはコノピンスキーを指名し、彼女は戦争の残り期間をそれに取り組むこととなった。それにもかかわらず、1944年2月、テラーはスタニスワフ・ウラム、ジェーン・ロバーグ、ジェフリー・チュー、ハロルドとメアリー・アルゴをT-1グループに加えた。ウラムは逆コンプトン冷却を計算し、ロバーグはTD混合物の発火温度を算出した。^{[202] [203]} マリア・ゲッパートは1945年2月にグループに加わった。^[204]

テラーは、スーパー研究は予想よりもはるかに困難であるように思われるとして、研究のための資源の増額を主張した。委員会は、戦争が終わるまでに成果が上がる可能性は低いという理由でこれを拒否したが、完全に削減したわけではなかった。実際、オッペンハイマーはグローブスに、X-10グラファイト原子炉で重水素からトリチウムを生成するよう依頼した。数ヶ月間、テラーとベーテはスーパー研究の優先順位について議論した。1944年6月、オッペンハイマーはテラーと彼のスーパーグループをベーテのT部門から外し、自分の直下に置いた。9月には、それはフェルミのF部門のF-1（スーパー）グループになった。^{[202] [203]}その後の数か月間、スーパー研究は衰えることなく続いた。 1立方メートル（35立方フィート）の液体重水素を燃焼させると、10メガトンのTNT火薬（42 PJ）のエネルギーが放出され、1,000平方マイル（2,600 km ²）を破壊するのに十分な量になると計算されました。^[205]スーパーグループは1945年11月14日にT師団に再編されました。^[206]

1946 年 4 月、ロスアラモス研究所でスーパーに関する会議が開催され、戦時中の研究が検討された。テラーは「クラシック スーパー」のコンセプトの概要を説明し、ニコラス メトロポリスとアンソニー L. ターケビッチは熱核反応に関する計算結果を発表した。6 月に発表され、テラーと彼のグループによって作成されたスーパーに関する最終報告書では、スーパーの開発が成功する見込みについて楽観的な見方が示されていたが、会議に出席した全員の印象はそうではなかった。^[207] 1946 年 6 月、スタッフの喪失により作業は中止された。^[208] 1950 年までに、クラシック スーパーは機能しないことが判明した。重水素燃料での熱核燃焼を維持できないだけでなく、そもそも点火できないことがわかった。^[207]

爆縮型兵器の複雑さのため、核分裂性物質の無駄にもかかわらず、最初のテストが必要であると決定された。グローブスは、活性物質が回収されることを条件に、テストを承認した。そのため、制御された失敗が検討されたが、オッペンハイマーは代わりに「トリニティ」というコードネームの本格的な核実験を選択した。 ^[209] 1944年3月、テスト計画の責任は、キスティアコフスキーの下で働いていたハーバード大学の物理学教授ケネス・ベインブリッジに割り当てられた。ベインブリッジは、テストの場所としてアラモゴード陸軍飛行場近くの爆撃場を選択した。 ^[210]ベインブリッジは、サミュエル・P・ダバロス大尉と協力して、トリニティ基地キャンプとその施設の建設に取り組んだ。この施設には、兵舎、倉庫、作業場、爆薬庫、売店が含まれていた。^[211]

グローブスは、上院委員会に10億ドル相当のプルトニウムの損失を説明することを望まなかったため、万一の故障の際に活性物質を回収するために「ジャンボ」というコードネームの円筒形の格納容器が作られた。長さ25フィート（7.6メートル）、幅12フィート（3.7メートル）のこの格納容器は、オハイオ州バーバートンのバブコック・アンド・ウィルコックス社で214ロングトン（217トン）の鉄鋼から多額の費用をかけて製造された。ニューメキシコ州ポープの側線に特別な貨車で運ばれ、最後の25マイル（40キロメートル）は2台のトラクターに牽引されたトレーラーで試験場まで運ばれた。^[212]到着時には、爆縮法への信頼性が十分に高まり、プルトニウムの入手性も十分であったため、オッペンハイマーはこれを使用しないことに決めた。その代わりに、爆発の威力を大まかに測るため、爆弾から800ヤード（730メートル）離れた鉄塔の上に爆弾が設置された。結局、ジャンボは生き残ったが、鉄塔は生き残らず、ジャンボが不発弾の爆発をうまく封じ込めただろうという確信が強まった。^{[213] [214]}

1945年5月7日には、機器の較正のため事前テストの爆発が行われた。グラウンドゼロから800ヤード（730メートル）の地点に木製のテスト台が建てられ、ハンフォード・サイトから採取された照射ウランの塊の形で核分裂生成物を混ぜたTNT火薬108ショートトン（98トン）が積み上げられた。核分裂生成物は溶解され、爆薬内のチューブに注がれた。この爆発はオッペンハイマーとグローブスの新しい副司令官、トーマス・ファレル准将によって観察された。事前テストでは、トリニティ実験に極めて重要なデータが得られました。^{[214] [215]}

実際のテストでは、「ガジェット」というニックネームが付けられたこの装置は、100フィート（30メートル）の鉄塔の頂上に吊り上げられた。その高さで爆発させると、爆撃機から投下されたときに兵器がどのように動作するかをより正確に知ることができるからだ。空中で爆発させることで、標的に直接適用されるエネルギーが最大になり、核の降下物が少なくなる。ガジェットは、7月13日に近くのマクドナルドランチハウスでノリス・ブラッドベリーの監督の下で組み立てられ、翌日、不安定な状態でウインチで塔に引き上げられた。^[216]オブザーバーには、ブッシュ、チャドウィック、コナント、ファレル、フェルミ、グローブス、ローレンス、オッペンハイマー、トールマンがいた。^[217]

1945年7月16日午前5時30分、爆発装置はTNT火薬約20キロトンに相当するエネルギーで爆発し、砂漠に幅250フィート (76 m)のトリニタイト(放射性ガラス) のクレーターを残した。衝撃波は100マイル (160 km) 以上離れた場所でも感じられ、キノコ雲は高さ7.5マイル (12.1 km) に達した。この音はテキサス州エルパソにまで聞こえたため、グローブスはアラモゴード飛行場での弾薬庫爆発に関するカバーストーリーを発表した。^{[218] [217]マンハッタン計画の広報担当を務めた} ニューヨークタイムズの ウィリアム・L・ローレンスは、カバーストーリーの作成に協力し、自身の死亡に備えた別のプレスリリースも作成した。メディア声明は第二空軍によって発表された。^[219]

プロジェクトAとしても知られるプロジェクト・アルバータは、爆弾の準備と運搬を担当していたパーソンズのO師団の既存グループを吸収して1945年3月に結成された。これらには、ラムゼイのO-2（運搬）グループ、バーチのO-1（砲）グループ、ベインブリッジのX-2（開発、工学、試験）グループ、ブローデのO-3（信管開発）グループ、ジョージ・ギャロウェイのO-4（工学）グループが含まれていた。^{[220] [221]}その役割は爆弾運搬活動を支援することだった。パーソンズがプロジェクト・アルバータの責任者となり、ラムゼイが科学技術担当副官、アシュワースが作戦担当官兼軍事代理となった。^[222]プロジェクト・アルバータは全部で51名の陸軍、海軍、民間人で構成されていた。^[223]アルバータ計画の人員が事務的に割り当てられた第1技術サービス派遣隊は、ピア・デ・シルバ中佐の指揮下にあり、 ^[224]テニアン島で警備と住宅サービスを提供した。^[225]爆弾組み立てチームは2つあり、ノリス・ブラッドベリー中佐とロジャー・ワーナーの指揮下にあるファットマン組み立てチームと、バーチの指揮下にあるリトルボーイ組み立てチームであった。フィリップ・モリソンがピットクルーのリーダー、バーナード・ウォルドマンとルイス・アルバレスが航空観測チームを率い、^{[222] [221]}シェルドン・ダイクが航空機兵器チームの責任者であった。^[225]物理学者のロバート・サーバーとウィリアム・ペニー、および医療専門家の米陸軍大尉ジェームズ・F・ノーランが特別顧問であった。^[226]アルバータ計画の全メンバーは、この任務に志願した。^[227]

プロジェクト・アルバータは、リトルボーイを8月1日までに準備し、その後できるだけ早く最初のファットマンを使用できる状態にするという計画を進めた。^[228]その間に、7月20日から29日にかけて、日本国内の標的に対して、爆発性パンプキン爆弾（ファットマンに爆薬は入っているが核分裂性核は入っていないバージョン）を使用した12回の戦闘ミッションが行われた。^[229]プロジェクト・アルバータのシェルドン・ダイクとミロ・ボルステッドは、イギリスの観測員レナード・チェシャー大尉 と同様に、これらのミッションのいくつかに参加した。^[230]リトルボーイの事前組み立て品4つ、L-1、L-2、L-5、L-6は、テスト投下で使用された。^{[231] [232]}リトルボーイチームは、7月31日に実弾爆弾を完全に組み立て、使用できる状態にした。^[233]作戦準備の最終段階は1945年7月29日に行われた。ジョージ・C・マーシャル陸軍大将がハリー・S・トルーマン大統領とポツダム会談に出席していたため、攻撃命令は7月25日にカール・スパーツ将軍に、アメリカ陸軍参謀総長代行のトーマス・T・ハンディ将軍の署名のもと発行された。^[234]この命令では広島、小倉、新潟、長崎の4つの目標が指定され、 「8月3日頃以降、天候が許せばすぐに」攻撃が行われるよう命じられた。^[235]

ファットマンユニットの組み立ては、高性能爆薬、ピット、信管、射撃チームの人員が関わる複雑な作業だった。組み立て棟が混雑して事故が起きるのを防ぐため、パーソンズは一度に内部に入ることのできる人数を制限した。特定の作業を待っている人員は、建物の外で順番を待たなければならなかった。最初のファットマン事前組み立て品であるF13は7月31日までに組み立てられ、翌日の落下試験で使用された。続いて8月4日にF18が組み立てられ、翌日投下された。^[236] F31、F32、F33と指定されたファットマン事前組み立て品3セットは、8月2日に第509混成群と第216陸軍航空隊基地部隊のB-29で到着した。検査の結果、F32の高性能爆薬ブロックはひどくひび割れていて使用不可能であることが判明した。残りの2機は組み立てられ、F33はリハーサル用に、F31は運用用に割り当てられた。^[237]

パーソンズは兵器担当として広島への攻撃を指揮した。第1兵器中隊のモリス・R・ジェップソン少尉とともに、飛行中の エノラ・ゲイの爆弾倉にリトルボーイの火薬袋を挿入した。目標高度に上昇して目標に近づく前に、ジェップソンは内部バッテリーと発射機構の電気コネクタ間の3つの安全プラグを緑から赤に切り替えた。これで爆弾は完全に起爆した。ジェップソンは回路を監視した。^[238]アルバータ計画の他の4人のメンバーも広島への攻撃に参加した。ルイス・アルバレス、ハロルド・アグニュー、ローレンス・H・ジョンストンは計器機グレート・アーティストに乗っていた。彼らは爆風の力を計測するために「バンゴメーター」キャニスターを投下したが、当時は爆発力の計算には使われなかった。^[239]観測機のカメラマンはバーナード・ウォルドマンだった。彼は爆発を記録するために6秒間のフィルムを備えた特別な高速ファスタックス映画カメラを装備していた。ウォルドマンはカメラのシャッターを開け忘れたため、フィルムは露光されなかった。^{[240] [241]}他の隊員はエノラ・ゲイが硫黄島に着陸せざるを得ない場合に備えて硫黄島に飛んだが、これは必須ではなかった。^[242]

パーネル、パーソンズ、ポール・ティベッツ、スパーツ、カーティス・ルメイは、広島攻撃の翌日の8月7日にグアムで会い、次に何をすべきかを話し合った。パーソンズは、当初の計画通り、プロジェクト・アルバータは8月11日までにファットマン爆弾を準備すると述べたが、ティベッツは、その日の飛行条件が嵐のため劣悪であるとの気象予報を指摘し、8月9日までに準備できるかどうか尋ねた。パーソンズは、そうすることに同意した。^[243]この任務では、アシュワースが兵器担当となり、第1兵器中隊のフィリップ・M・バーンズ中尉がB-29ボックスカーの副兵器担当となった。ウォルター・グッドマンとローレンス・H・ジョンストンは計器機グレート・アーティストに搭乗した。レナード・チェシャーとウィリアム・ペニーは観測機ビッグ・スティンクに搭乗した。^[244]ロバート・セルバーは搭乗するはずだったが、パラシュートを忘れたため機長に残された。^[245]

アメリカ陸軍医療部隊のジェームズ・F・ノーラン大尉の指揮の下、ロスアラモスに医療プログラムが設立された。^{[246] [247]}当初、民間人用に5床の小さな診療所が、軍人用に3床の診療所が設立された。より重篤な患者はサンタフェにある陸軍のブランズ総合病院で扱われたが、長距離移動による時間のロスや安全上のリスクから、すぐに不十分とみなされた。ノーランは診療所を統合し、60床の病院に拡張することを勧告した。1944年に54床の病院が開設され、陸軍の職員が配置された。1944年3月には歯科医が到着した。^[248]獣医部隊の将校、J・スティーブンソン大尉が既に番犬の世話をするよう任命されていた。^[246]

医学研究のための実験室設備は限られていたが、放射線の影響や、特に事故の結果として生じたプルトニウムやベリリウムなどの金属の吸収と毒性に関する研究が行われた。^[249]健康グループは1945年初頭に実験室労働者の尿検査を開始し、その多くが危険なレベルのプルトニウムを検出した。^[250]湯沸かし器の作業でも、労働者は危険な核分裂生成物に時折さらされた。^{[251]ロスアラモスでは1943年の開設から1946年9月までの間に24件の死亡事故が発生した。そのほとんどは建設作業員が関与していた。}悪魔の核融合炉心に関連する臨界事故で、ハリー・ダリアンとルイス・スローティンを含む4人の科学者が死亡した。^[252]

1945年3月10日、日本の火球が送電線に衝突し、その結果生じた電力サージにより、マンハッタン計画のハンフォード施設の原子炉が一時的に停止した。^[253]これにより、ロスアラモスでは施設が攻撃を受けるかもしれないという大きな懸念が生じた。ある夜、全員が空に奇妙な光を見つめていた。オッペンハイマーは後に、このことが「科学者の集団でさえ、暗示やヒステリーの誤りから逃れられない」ことを示したと回想している。^[254]

非常に多くの人が関わっていたため、セキュリティは困難な仕事だった。マンハッタン計画のセキュリティ問題に対処するために、特別な対諜報部隊が組織された。 ^[255] 1943年までに、ソ連が計画に侵入しようとしていることは明らかだった。^[256]最も成功したソ連のスパイは、英国使節団のクラウス・フックスだった。 ^[257] 1950年に彼のスパイ活動が暴露され、米国と英国およびカナダとの核協力に損害を与えた。^{[258]その後、他のスパイ活動の事例が明らかになり、}ハリー・ゴールド、デビッド・グリーングラス、エセルとジュリアス・ローゼンバーグが逮捕された。^[259]セオドア・ホールのような他のスパイは、何十年も不明のままだった。^[260]

1945年8月14日に戦争が終わった後、オッペンハイマーはグローブスにロスアラモス研究所の所長を辞任する意向を伝えたが、適切な後任が見つかるまでは留任することに同意した。グローブスは、しっかりとした学問的背景を持ち、プロジェクト内で高い地位にある人物を求めていた。オッペンハイマーはノリス・ブラッドベリーを推薦した。これはグローブスにとっても同意できるもので、ブラッドベリーは海軍士官として軍人であり科学者でもあるという事実が気に入った。ブラッドベリーは6か月の試用期間でこの申し出を受け入れた。グローブスは9月18日の部門長会議でこれを発表した。^[261]パーソンズはブラッドベリーが速やかに海軍を除隊できるよう手配し、^{[262]戦時中の功績により}功労勲章を授与した。^[263]しかし彼は海軍予備役に留まり、最終的には1961年に大尉の階級で退役した。^[264] 1945年10月16日、ロスアラモスで式典が行われ、グローブスは研究所に陸海軍「E」賞を授与し、オッペンハイマーに感謝状を贈呈した。翌日、ブラッドベリーは研究所の2代目所長に就任した。^{[265] [266]}

ブラッドベリーが理事に就任した最初の数か月は特に大変だった。彼は1946年原子力法が議会で速やかに可決され、戦時中のマンハッタン計画が新しい常設組織に取って代わられることを期待していた。しかし、それには6か月以上かかることがすぐに明らかになった。ハリー・S・トルーマン大統領は1946年8月1日まで原子力委員会の設立法案に署名せず、委員会は1947年1月1日まで活動しなかった。その間、グローブスの法的権限は制限されていた。^[267]

ロスアラモスの科学者のほとんどは研究室や大学に戻ることを切望しており、1946年2月までに戦時中の部門長は全員去っていたが、有能な中核メンバーは残った。ダロル・フロマンはロバート・バッチャーのG部門（現在はM部門と改名）の部門長になった。エリック・ジェットは化学と冶金、ジョン・H・マンリーは物理学、ジョージ・プラチェクは理論、マックス・ロイは爆薬、ロジャー・ワグナーは兵器の責任者となった。^[265] Z部門は1945年7月に試験、備蓄、爆弾組み立て活動を統括するために設立された。部門名はジェロルド・R・ザカリアスにちなんで付けられ、1945年10月17日にMITに戻るまで部門長を務めた。その後、ロジャー・S・ワーナーが後任となった。1946年3月から7月にかけて、Z-4（機械工学）グループを除いてサンディア基地に移転した。Z-4グループは1947年2月に移転した^。[268]

ロスアラモス研究所の人員は、戦時中のピーク時の3,000人以上から約1,000人にまで激減したが、多くは依然として劣悪な戦時仮設住宅に住んでいた。^[267]人員削減にもかかわらず、ブラッドベリーは太平洋での核実験であるクロスロード作戦を支援しなければならなかった。 ^[269] ラルフ・A・ソーヤーが技術責任者に任命され、B部門のマーシャル・ホロウェイとZ部門のロジャー・ワーナーが副責任者となった。ロスアラモス研究所の人員には、USS カンバーランド・サウンドとアルベマールの2隻の船が割り当てられた。クロスロード作戦には、ロスアラモス研究所に100万ドル以上の費用がかかり、150人の人員（スタッフの約8分の1）が9か月間働いた。^[270] 1946年半ばの米国は原子爆弾を約10個しか持っていなかったため、備蓄の約5分の1が消費された。^[271]

ロスアラモス研究所は1947年1月にロスアラモス科学研究所となった^。[272] 1943年に交渉されたカリフォルニア大学との契約では、大学は戦闘終了の3か月後に研究所を解散することができ、通知が出された。大学がカリフォルニア州外で研究所を運営することに対する懸念があった。大学は通知を撤回するよう説得され、^[273]運営契約は1948年7月まで延長された。^[274]ブラッドベリーは1970年まで所長を務めた。^[275] 1946年末までのプロジェクトYの総費用は5,788万ドル（2023年には9億ドルに相当）であった。^[68]