トリニティ実験（核実験）

爆縮装置の試験のアイデアは、1944 年 1 月にロスアラモスでの議論の中で提起され、オッペンハイマーがグローブスに接触するのに十分な支持を集めた。グローブスは承認したが、懸念があった。マンハッタン計画はプルトニウムの製造に多額の費用と労力を費やしており、それを回収する方法があるかどうかを知りたかった。研究所の理事会は、ノーマン・ラムジーにその方法を調査するよう指示した。1944 年 2 月、ラムジーは、連鎖反応の世代数を減らすことで爆発の規模を制限し、プルトニウムを回収できる密閉容器内で爆発を行う小規模な試験を提案した。^{[ 15 ]}

このような制御された反応を発生させる手段は不確実であり、得られたデータは本格的な爆発から得られるデータほど有用ではなかった。^{[ 15 ]}オッペンハイマーは、爆弾は「最終的な使用を想定したエネルギー放出に匹敵する範囲でテストされなければならない」と主張した。^{[ 16 ]} 1944年3月、彼はグローブスから封じ込め容器内での本格的な爆発のテストについて暫定的な承認を得たが、グローブスはテストが失敗した場合に「10億ドル相当」のプルトニウムの損失をどのように説明するかについてまだ心配していた。^{[ 15 ]}

テストのコードネーム「トリニティ」の由来は不明だが、ジョン・ダンの詩にちなんでオッペンハイマーが付けたとされることが多く、その詩はキリスト教の三位一体の教義に由来している。1962年、グローブスはオッペンハイマーにこの名前の由来について手紙を書き、西部の川や山によくある名前で目立たないから選んだのかと尋ねたところ、次のような返答があった。

確かに提案はしましたが、その理由からではありません ... なぜその名前を選んだのかはっきりしませんが、心の中で何を考えていたかは分かっています。ジョン・ダンが死の直前に書いた詩があり、私はそれを知っていて愛しています。その詩からの引用です。「西と東が / すべての平面地図で-そして私は一人である-一つであるように / 死は復活に触れる。」^{[ 17 ] [ b ]}それでも三位一体にはなりませんが、ダンは別の、より有名な宗教詩で次のように始めています。「三位一体の神よ、私の心を打ち砕いてください。」^{[ c ] [ 18 ] [ 19 ]}  

1944 年 3 月、実験の計画は、爆発物専門家のジョージ・キスティアコウスキーの下で働く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。ベインブリッジのグループは E-9 (爆発物開発) グループとして知られていた。^{[ 20 ]}以前は国家安全評議会に所属していたスタンリー・カーショーが安全責任者に任命された。^{[ 20 ]}ロスアラモスの副技師サミュエル・P・ダバロス大尉が建設責任者に任命された。[ ^{21 ]ハロルド}・C・ブッシュ中尉がトリニティ基地キャンプの司令官になった。^{[ 22 ]}科学者のウィリアム・ペニー、ビクター・ワイスコフ、フィリップ・ムーンがコンサルタントを務めた。最終的に 7 つのサブグループが結成された。^{[ 23 ]}

• TR-1（サービス）ジョン・H・ウィリアムズ指揮下
• TR-2（衝撃と爆風）ジョン・H・マンリー指揮下
• TR-3（測定）ロバート・R・ウィルソン
• TR-4（気象学）JMハバード監督
• TR-5（分光分析および写真分析）ジュリアン・E・マック
• TR-6（航空計測）バーナード・ウォルドマン指揮
• TR-7（医療）ルイ・H・ヘンペルマン指揮

E-9グループは、1944年8月の再編成でX-2（開発、エンジニアリング、テスト）グループに改名された。^{[ 20 ]}

安全とセキュリティのためには、人里離れた孤立した無人地帯が必要だった。科学者たちはまた、爆発の二次的影響を最小限に抑え、放射性降下物を拡散させる風がほとんどない平坦な地域を望んでいた。8つの候補地が検討された。ニューメキシコ州のトゥラロサ渓谷、ホルナダ・デル・ムエルト渓谷、キューバ南西、ソロー北の地域、エル・マルパイス国定公園の溶岩平原、コロラド州のグレート・サンド・デューンズ国定公園近くのサン・ルイス渓谷、南カリフォルニアの砂漠訓練場とサン・ニコラス島、テキサス州のパドレ島の砂州である。^{[ 24 ]}

調査地は、ベインブリッジ、RW ヘンダーソン、WA スティーブンス少佐、ピア デ シルバ少佐によって車と飛行機で調査された。第²空軍司令官ウザル エント少将 と協議した後、1944 年 9 月 7 日に最終的に選ばれた場所は^、ソコロ郡のカリゾゾとサン アントニオ^の町の近くにあるアラモゴルド爆撃場の北端(北緯 33°40.636′、西経 106°28.525′ /北緯 33.677267°、西経 106.475417° /北緯33.677267°、西経 106.475417 ° ) であった。^{[ 25 ]}アラモゴルド爆撃場は、実験の 1 週間前の 1945 年 7 月 9 日にホワイト サンズ試験場と改名された。^{[ 26 ]}実験場所が隔離されているという基準にもかかわらず、実験場所から150マイル（240km ）以内に約50万人が住んでいた。トリニティ実験の直後、マンハッタン計画の主任医務官であるスタッフォード・L・ウォーレン大佐は、今後の実験は人口密集地から少なくとも150マイル離れた場所で実施すべきだと勧告した。^{[ 27 ]} 

付近にある唯一の建造物は、南東約2 マイル (3.2 km)にあるマクドナルド牧場の家とその付属の建物だけだった。 ^{[ 28 ]}アラモゴルド爆撃場の他の場所と同様に、ここも 1942 年に政府によって取得された。特許地は収用され、放牧権は停止された。^{[ 29 ] [ 30 ]}科学者たちはここを爆弾部品のテストを行うための実験室として使用した。^{[ 28 ]}ベインブリッジとダバロスは、160 人の人員のための宿泊施設と設備、およびテストを支援する技術インフラを備えたベース キャンプの計画を作成した。テキサス州ラボックの建設会社が、兵舎、将校宿舎、食堂、その他の基本的な施設を建設した。^{[ 21 ]}要件は拡大し、1945 年 7 月までに、トリニティ実験場では 250 人が働いていた。テストの週末には 425 人がいた。^{[ 31 ]} 

ブッシュ中尉率いる12名の憲兵隊は、1944年12月30日にロスアラモスから現地に到着した。この部隊は当初、警備チェックポイントと馬による巡回を行った。しかし、現場周辺の距離が馬には遠すぎたため、馬はポロ競技に転用され、憲兵隊は輸送手段としてジープやトラックを使用するようになった。^{[ 24 ] [ 32 ]}危険な爬虫類や昆虫がいる過酷な環境下で長時間働く兵士たちの士気を維持することは困難だった。ブッシュは食事と宿泊施設の改善に努め、組織的なゲームや毎晩の映画を提供した。^{[ 33 ]}

1945 年を通して、爆弾実験の準備を支援するために他の職員がトリニティ・サイトに到着した。彼らは牧場の井戸から水を取ろうとしたが、水がアルカリ性すぎて飲めないことがわかった。彼らは米海軍の塩水石鹸を使わざるを得ず、ソコロの消防署から飲料水を運んだ。ガソリンとディーゼルは、そこのスタンダード・オイル工場から購入した。^{[ 32 ]}真水は40 マイル (64 km)離れた場所から 1 回あたり700 米ガロン (2,600 L、580英ガロン)トラックで運ばれた。^{[ 34 ]}軍と民間の建設職員が倉庫、作業場、弾薬庫、売店を建設した。ニューメキシコ州ポープの鉄道側線は、荷降ろしプラットフォームを追加して改良された。道路が建設され、200 マイル (320 km)の電話線が張られた。電力は可搬式発電機で供給された。^{[ 35 ] [ 36 ]}実験監視員を保護するための防空壕は、建設費用が最も高額だった。^{[ 34 ]}     

爆撃訓練場に近いことから、基地キャンプは5月に2度誤って爆撃された。訓練夜間爆撃の先頭機が誤って発電機を破壊したり、目標を照らす照明を消したりしたため、彼らは照明を探しに行った。トリニティ基地キャンプの存在を知らされておらず、基地キャンプが点灯していたため、代わりにそこを爆撃した。この誤爆により厩舎と木工所が損傷し、小規模な火災が発生した。^{[ 37 ]}

爆発が失敗した場合の封じ込め容器「ジャンボ」の設計責任は、ロスアラモス研究所のX-2Aセクションのロバート・W・ヘンダーソンとロイ・W・カールソンに割り当てられた。爆弾はジャンボの中心部に設置され、爆弾の爆発が失敗した場合、ジャンボの壁は破壊されず、爆弾のプルトニウムを回収することが可能になる。ハンス・ベーテ、ビクター・ヴァイスコフ、ジョセフ・O・ヒルシュフェルダーが初期計算を行い、その後ヘンダーソンとカールソンがより詳細な分析を行った。^{[ 22 ]}彼らは、直径13～15フィート（3.96～4.57メートル）、重量150ショートトン（140トン） 、 50,000ポンド/平方インチ（340,000キロパスカル）の圧力に耐えられる鋼球の仕様を作成した。鉄鋼会社や船舶を輸送する鉄道会社と協議した後、カールソンは製造がはるかに容易な小型の円筒形設計を考案した。カールソンは、通常海軍向けにボイラーを製造しているバブコック＆ウィルコックス社を特定した。同社は同様のものを製造したことがあり、製造を試みる意思があった。^{[ 38 ]}   

¹⁹⁴⁵年 5 月に納入されたジャンボは、^直径10フィート(3.05 ^m ) 、長さ25 フィート (7.62 m)、壁の厚さが14 インチ (356 mm)、重量が214 ショート トン (191 ロング トン、194 t)であった。^{[ 40 ] [ 41 ]}特別列車がオハイオ州バーバートンのバブコック & ウィルコックス工場からポープの側線まで運び、そこで大型トレーラーに積み込まれ、クローラー トラクターで砂漠を25 マイル (40 km)牽引された。^{[ 42 ]}当時、これは鉄道で輸送された最も重い品目であった。^{[ 41 ]}     

ロスアラモス研究所の科学者の多くにとって、ジャンボは「研究所が爆縮爆弾の成功を期待していたものの、その希望がどん底に落ちたことを物理的に表したもの」だった。^{[ 39 ]}ジャンボが到着する頃には、ハンフォード工兵工場の原子炉でプルトニウムが大量に生産されており、オッペンハイマーは2回目の実験に十分な量があると確信していた。^{[ 38 ]}ジャンボを使用すると、実験の主要目的である爆発に関するデータの収集が妨げられる。^{[ 42 ]} 500トン以上のTNT（2,100 GJ）の爆発では鋼鉄が蒸発し、熱効果の測定が困難になる。100トンのTNT（420 GJ）でも破片が飛び散り、人員や測定機器に危険をもたらす。^{[ 43 ]}そのため、使用しないことが決定された。^{[ 42 ]}代わりに、爆発から800ヤード（732メートル）離れた鉄塔に吊り上げられ、そこで後続のテストに使用されました。 ^{[ 38 ]}結局、ジャンボは爆発を生き延びましたが、その塔は壊れてしまいました。^{[ 40 ]}   

ジャンボは1946年4月16日、陸軍の兵器チームが鋼鉄製の容器の底で500ポンド爆弾8発を爆発させた際に破壊された。中央に鋼鉄の帯が巻かれたジャンボは、容器の中央に吊り下げられた原子爆弾の5,000ポンドの高性能爆薬を封じ込めるように設計されていた。ジャンボの底に通常爆弾が置かれたことで、爆発により破片が四方八方に飛び散り、最大で4分の3マイル先まで飛散した。^{[ 44 ]}ジャンボの破壊を誰が承認したのかは依然として議論の的となっている。^{[ 45 ]}ジャンボの錆びた骨組みは、1979年に移設されたホワイトサンズミサイル実験場のトリニティ施設の駐​​車場に置かれている。^{[ 46 ]}

開発チームは、不発爆発の場合に活性物質を回収する他の方法も検討した。砂の円錐で覆うというアイデアもあった。また、爆弾を水槽に吊るすというアイデアもあった。ジャンボの場合と同様に、これらの封じ込め手段は採用しないことが決定された。ロスアラモスのCM-10（化学および冶金）グループも、封じ込め爆発または不発爆発後に活性物質を化学的に回収する方法を研究した。^{[ 43 ]}

実験を正しく実施できる機会は一度しかないため、ベインブリッジは計画と手順を確認し、計測機器をテストおよび校正できるようにリハーサルを実施すべきだと判断した。オッペンハイマーは当初懐疑的だったが許可し、後にそれがトリニティ実験の成功に貢献したと認めた。^{[ 36 ]}

トリニティ実験場の爆心地から南東に800 ヤード (730 m)離れた場所に、高さ 20 フィート (6 m )の木製プラットフォームが建設された。その上に、高爆薬が木製の輸送箱に入れられ、擬似八角柱の形に積み上げられた。爆薬は、89.75 ショートトン (81.42 t)のTNTと14.91 ショートトン (13.53 t)のコンポジション Bで構成され、総爆発力は約108 トンの TNT (450 GJ ) であり、実際には「100 トン」とされていた量より数トン多かった。^{[ 47 ] [ 48 ]}キスティアコフスキーは、ベインブリッジに、使用された爆薬は衝撃に弱いものではないと保証した。これは、プラットフォームに昇降するエレベーターから箱がいくつか落下したときに正しいことが証明された。爆発物の箱の山に柔軟なチューブが通された。ベータ線放射能1,000キュリー（37 TBq ）とガンマ線放射能400キュリー（15 TBq）のハンフォード由来の放射性スラグが溶解され、ヘンペルマンはその溶液をチューブに注ぎ込んだ。^{[ 49 ] [ 50 ] [ 51 ]}       

試験は5月5日に予定されていたが、より多くの機器を設置するために2日間延期された。さらなる延期の要請は、メインの試験のスケジュールに影響するため拒否せざるを得なかった。爆発時刻は5月7日の山岳戦時午前4時に設定されたが、観測機[52]、^{クライド・「}スタン」・シールズ少佐^{[ 53 ]}が操縦する第216陸軍航空部隊所属のボーイングB-29スーパーフォートレスが所定の位置に到達するのを待つために37分の遅延があった。^{[ 52 ]}

通常の爆発による火球は、 60 マイル (100 km)離れたアラモゴルド陸軍飛行場 から見えたが、 10 マイル (16 km)離れた基地キャンプではほとんど衝撃がなかった。^{[ 52 ]}シールズは爆発が「美しい」と思ったが、15,000 フィート (4,600 m)ではほとんど感じられなかった。^{[ 53 ]}ハーバート L. アンダーソンは、鉛で裏打ちされた改造M4 シャーマン戦車を使用して、深さ 5 フィート (1.5 m)、幅 30 フィート (9 m)の爆発クレーターに近づき、土壌サンプルを採取する練習をしたが、放射能は数時間無防備にさらしても問題ないほど低かった。原因不明の電気信号により爆発が 0.25 秒早く発生し、瞬時のタイミングを必要とする実験が台無しになった。アンダーソンのチームが開発した圧電ゲージは、108トンのTNTの爆発を正確に示しましたが、ルイス・アルバレスとウォルドマンの空中コンデンサーゲージははるかに精度が低かった。^{[ 50 ] [ 54 ]}     

予行演習では、科学技術上の問題が明らかになっただけでなく、実務上の懸念も明らかになった。予行演習には 100 台以上の車両が使用されたが、本試験ではさらに多くの車両が必要となり、道路や修理施設も改善する必要があることがわかった。無線機や電話回線も増設する必要があった。車両による損傷を防ぐため、回線は地中に埋設する必要があった。ロスアラモスとの通信を改善するためにテレタイプが設置された。大規模な会議や説明会を開催できるようにタウンホールが建設され、食堂も改修する必要があった。車両が巻き上げる粉塵が一部の計測機器に干渉したため、20 マイル (32 km)の道路が舗装された。^{[ 54 ] [ 36 ]} 

「ガジェット」という用語は、爆弾を指す研究所の婉曲表現であり^{[ 55 ]}、1944年8月に研究所の兵器物理部門「G部門」の名称となった^{[ 56 ]。}当時、それはまだ開発されていなかったトリニティ実験装置を具体的に指すものではなかったが^{[ 57 ]} 、開発されると研究所のコードネームとなった^{[ 56 ]} 。トリニティ爆弾は正式にはY-1561装置であり、後に長崎への原爆投下で使用されたファットマンも同様であった。両者は非常によく似ていたが、トリニティ爆弾には信管と外部弾道ケーシングがなかった。爆弾はまだ開発段階であり、ファットマンの設計には小さな変更が加えられ続けていた^{[ 58 ] 。}

設計をできるだけシンプルにするため、計算上は中空コアの方がプルトニウムの使用効率が高いことが示されたものの、中空ではなくほぼ固体の球状コアが選ばれた。^{[ 59 ] [ 60 ]}コアは、高性能爆薬レンズによって発生する爆縮によって圧縮され、超臨界状態が誘発された。この設計は、エドワード・テラーが最初に提案した後、固体ピット設計を実現した物理学者ロバート・F・クリスティにちなんで、「クリスティ・コア」 ^{[ 61 ]}または「クリスティ・ピット」として知られるようになった。^{[ 59 ] [ 62 ] [ 63 ]}

プルトニウムのいくつかの同素体のうち、冶金学者は可鍛性のδ（デルタ）相を好んだ。これは5%のガリウムを合金化することで室温で安定化された。^{[ 64 ]}プルトニウム-ガリウム合金の2つの等しい半球が銀でメッキされ、^{[ 58 ] [ 65 ]}シリアル番号HS-1とHS-2で指定された。^{[ 66 ]} 6.19キログラム（13.6ポンド）の放射性コアは15Wの熱を発生させ、約100～110 °F（38～43 °C）まで加熱され、^{[ 58 ]}銀メッキに水ぶくれができたため、それを削り落として金箔で覆う必要があった。後のコアは代わりにニッケルでメッキされた。^{[ 67 ]}   

7月3日、ロスアラモスのノリス・ブラッドベリー率いる爆弾組み立てチームによって、活性部品や爆発レンズなしの爆弾の試作組み立てが行われた。それはトリニティまで運ばれ、戻ってきた。爆発レンズ一式は7月7日に到着し、続いて7月10日に2つ目のセットが到着した。それぞれがブラッドベリーとキスティアコフスキーによって検査され、最良のものが使用のために選ばれた。^{[ 68 ]}残りはエドワード・クロイツに引き渡され、彼はロスアラモス近郊のパハリト峡谷で核物質なしで試験爆発を行った。^{[ 69 ]}この試験の磁気測定では、爆縮が十分に同時ではなく、爆弾が失敗する可能性があることが示唆された。ベテは夜通し作業して結果を評価し、完全な爆発と一致すると報告した。^{[ 70 ]}

核カプセルの組み立ては7月13日にマクドナルド牧場の家で始まった。そこでは主寝室がクリーンルームに改造されていた。ポロニウム・ベリリウム製の「アーチン」起爆装置が組み立てられ、ルイ・スロティンがそれをプルトニウムコアの2つの半球の中に配置した。次にシリル・スミスがコアを天然ウラン製のタンパープラグ、つまり「スラグ」の中に配置した。空気の隙間は0.5ミル（0.013 mm）の金箔で埋められ、プラグの2つの半分は、プラグのドーム状の端にスムーズに収まるウラン製のワッシャーとネジで固定された。^{[ 71 ]} 

飛行機から投下され空中で爆発する爆弾の想定される影響をよりよく理解し、放射性降下物の発生を減らすために、爆弾は100 フィート (30 m)の鉄塔の上で爆発することになっていた。^{[ 72 ]}爆弾は塔の基部まで運ばれ、そこで105 ポンド (48 kg)のカプセルに仮のアイボルトがねじ込まれ、チェーンホイストを使用してカプセルが爆弾の中に降ろされた。カプセルがウランタンパーの穴に入ると、引っかかった。ロバート・バッハーは、プルトニウムのコアからの熱によってカプセルが膨張し、タンパー付きの爆薬アセンブリは砂漠の夜間に冷えていることに気づいた。カプセルをタンパーに接触させたままにしておくと、温度が均一になり、数分後にはカプセルは完全にタンパーの中に滑り込んだ。^{[ 73 ]}次に、アイボルトをカプセルから取り外し、ねじ込み式のウランプラグに交換し、ホウ素ディスクをカプセルの上に置き（タンパーの周りの薄い球状のプラスチックホウ素シェルを完成させるため）、アルミニウムプラグをプッシャーの穴にねじ込み（タンパーを囲むアルミニウムシェル）、残りの2つの高性能爆薬レンズを取り付けた。最後に、上部のジュラルミン極キャップをボルトで固定した。^{[ 74 ]}活性物質と高性能爆薬の組み立ては、7月13日17時45分に完了した。^{[ 75 ]}  

試験塔の4本の脚は、地面に20フィート（6.1メートル）突き出たコンクリートの基礎の上に設置されていた。塔の頂上には、西に開いた波形鉄板小屋の床となるオーク材のプラットフォームがあった。装置は電動ウインチで塔に引き上げられた。 ^{[ 72 ]}ケーブルが切れて装置が落下した場合に備えて、マットレスを満載したトラックが下に置かれた。^{[ 76 ] [ d ]}その後、作業員が32個のモデル1773 EBW起爆装置をそれぞれ取り付けた。爆弾の組み立ては7月14日17時までに完了した。^{[ 78 ]}ベインブリッジ、キスティアコウスキー、ジョセフ・マッキベン、ブッシュ中尉を含む4人の兵士からなる7人の武装班は、7月15日22時過ぎに最終的な武装を行うために塔へ向かった。^{[ 76 ]} 

実験前の最後の2週間、ロスアラモスから約250人の職員がトリニティ・サイトで作業しており^{[ 80 ]}、ブッシュ中尉の指揮下の部隊は基地キャンプの警備と維持のために125人にまで膨れ上がっていた。TOパーマー少佐の指揮下にある別の160人の兵士は、必要に応じて周辺地域の民間人を避難させるための車両とともに、その地域の外に配置されていた^{[ 81 ] [ 34 ]} 。彼らは450人を安全な場所に移動させるのに十分な車両と、2日間分の食料と物資を持っていた。アラモゴルド陸軍飛行場が宿泊施設を提供する手配がなされた^{[ 82 ]} 。グローブスはニューメキシコ州知事ジョン・J・デンプシーに、州南西部で戒厳令を宣言しなければならないかもしれないと警告した^{[ 83 ] [ 34 ]。}

タワーの真北、真西、真南にそれぞれ10,000 ヤード (9,100 m)の場所にシェルターが設置され、それぞれに責任者が配置されました。N-10,000 にはロバート・ウィルソン、W-10,000 にはジョン・マンリー、S-10,000 にはフランク・オッペンハイマーが配置されました。^{[ 84 ]}他の多くの観測者は20 マイル (32 km)ほど離れた場所におり、また、さまざまな距離に散らばっている人もいました。中には、より非公式な状況にいる人もいました。リチャード・ファインマンは、提供されたゴーグルなしで爆発を目撃した唯一の人物だと主張し、有害な紫外線波長を遮断するためにトラックのフロントガラスに頼ったと述べています。 ^{[ 85 ]}ベインブリッジはグローブスに VIP リストを 10 人に絞るように頼みました。彼は、自分自身、オッペンハイマー、リチャード・トルマン、ヴァネヴァー・ブッシュ、ジェームズ・コナント、トーマス・F・ファレル准将、チャールズ・ローリッツェン、イシドール・アイザック・ラビ、ジェフリー・テイラー卿、ジェームズ・チャドウィック卿を選んだ。^{[ 81 ]} VIPたちは、塔から北西約20マイル（32km ）のコンパニア・ヒル（コンパニャ・ヒルまたはセロ・デ・ラ・コロラドとも呼ばれる）から実験を見学した。^{[ 86 ] [ 87 ]}   

放射能汚染を検出するために近隣の町に写真フィルムが設置され、爆発がどこまで感知できるかを判断するためにツーソン、デンバー、メキシコのチワワに地震計が設置された。計算によると、機械システムと電気システムが故障しなかったとしても、最適でないテストになる可能性は10%以上だった。^{[ 34 ]}観測者たちはテストの結果について賭けプールを作った。テラーは最も楽観的で、 45キロトンのTNT（190 TJ）を予測した。^{[ 88 ]}彼は手を保護するために手袋を着用し、政府が全員に支給した溶接用ゴーグルの下にサングラスをかけていた。 ^{[ 86 ]}彼は背中を向けて地面に横たわるようにという命令に従う代わりに、（目を保護して）テストを見学した数少ない科学者の1人だった。^{[ 89 ]}彼は日焼け止めも持参し、他の人たちと分け合った。^{[ 90 ]}ラムジーはゼロ（完全な失敗）を選び、ロバート・オッペンハイマーは0.3キロトンのTNT（1.3 TJ）を選び、キスティアコフスキーは1.4キロトンのTNT（5.9 TJ）を選び、ベーテは8キロトンのTNT（33 TJ）を選んだ。^{[ 88 ]}最後に到着したラビは、残された唯一の選択肢である18キロトンのTNT（75 TJ）を選び、これが勝者となった。^{[ 91 ]}ベーテは後に、8キロトンという自分の選択はセグレが計算した値と全く同じであり、20キロトンを計算したセグレのグループのより若い（しかし名前は明かされていない）メンバーよりもセグレの権威に影響されたと述べた。^{[ 92 ]}      

エンリコ・フェルミは、大気が燃え上がるかどうか、そしてもし燃え上がるなら、州だけが破壊されるのか、それとも惑星全体が燃え上がるのかについて、出席していた一流の物理学者や軍関係者の間で賭けをすることを申し出た。^{[ 93 ] [ 94 ]}この最後の結果は、以前ベテによってほぼ不可能だと計算されていたが、^{[ 95 ] [ 96 ] [ e ]}しばらくの間、科学者たちの間で不安を引き起こしていた。ベインブリッジは、警備員を怖がらせたフェルミに激怒し、警備員の中には交代を申し出る者もいた。^{[ 98 ]}彼自身の最大の恐怖は、何も起こらないことであり、その場合は調査のために塔に戻らなければならないだろう。^{[ 99 ]}

科学者たちは、実験には良好な視界、低い湿度、低高度での微風、高高度での西風を求めていた。最適な天候は7月18日から21日の間と予測されていたが、ポツダム会談は7月16日に始まる予定で、ハリー・S・トルーマン大統領は会談開始前に実験を実施したいと考えていた。そのため、爆弾の部品が入手可能な最も早い日付である7月16日に実験が予定された。^{[ 100 ]}

当初、爆発はMWT 04:00に予定されていたが、その日の早朝からの雨と雷のため延期された。雨によって放射線と放射性降下物の危険性が増大することが懸念され、雷によって電気系統の模型で起こったように、科学者たちは爆発が早すぎることを心配していた^{[ 101 ] 。 [ 34 ]}重要な好天報告が04:45に入り^{[ 68 ]}、最後の20分間のカウントダウンが05:10に始まり、サミュエル・アリソンが読み上げた^{[ 102 ]}。爆発の5分前に合図するために5:25にロケットが発射され、別のロケットが5:29に発射された。5:29:15に制御バンカーのスイッチが爆発タイマーを開始した^{[ 34 ]}。05:30までに雨は止んだ。^{[ 68 ]}通信上の問題がいくつかあった。B-29との通信に使用する短波無線周波数はボイス・オブ・アメリカと共有されており、FMラジオはテキサス州サンアントニオの鉄道貨物ヤードと周波数を共有していた。^{[ 99 ]}

2機のB-29が旋回しながら実験を観察し、シールドは再び先頭機を操縦していた。これらの機体には、日本への原爆投下作戦中に空中測定を行うアルバータ計画のメンバーが搭乗していた。その中には、ロスアラモス研究所の副所長でありアルバータ計画の責任者であるディーク・パーソンズ大尉 、ルイス・アルバレス、ハロルド・アグニュー、バーナード・ウォルドマン、ヴォルフガング・パノフスキー、ウィリアム・ペニーが含まれていた。曇り空のため、実験場は見えなかった。^{[ 103 ]}

^西暦05:29:21 ^(西暦11:29:21 GMT ) ^± 15 秒に、この装置はTNT 24.8 ± 2 キロトン (103.8 ± 8.4 TJ)^に相当するエネルギーで爆発した。^{[ 105 ]}主にシリカ^でできた砂漠の砂は溶けて、わずかに放射能を持つ淡緑色のガラスになり、トリニタイトと名付けられた。^{[ 106 ]}爆発により、深さ約4.7 フィート (1.4 m) 、幅約88 ヤード (80 m)のクレーターができた。トリニタイト層の半径は約330 ヤード (300 m)であった。^{[ 107 ]}高さ100 フィートの塔は完全に蒸発した。爆発時、周囲の山々は1～2秒間「昼間よりも明るく」照らされ、ベースキャンプでは「オーブンのように熱い」と報告された。観測された照明の色は紫から緑、そして最終的には白へと変化した。衝撃波の轟音が観測者に届くまで40秒かかった。100マイル（160km ）以上離れた場所でも感じられ、キノコ雲は7.5マイル（12.1km ）の高さに達した。^{[ 108 ]}          

多くの目撃者は爆発の光に驚いたことを回想している。コナントは「光の巨大さと長さに私は完全に圧倒された」と記している。43キロメートル離れた場所にいたローレンスは「暖かく輝く黄白色の光に包まれた。一瞬にして暗闇からまばゆい太陽の光になった」と記している。^{[ 34 ]}カンパニーヒルから見ていたラルフ・カーライル・スミスは次のように記している。 

私は溶接用ガラスで覆った左目を開けたまま、右目は開けたまま正面を見つめていました。突然、周囲に瞬時に現れた光が右目を眩ませました。左目からは、巨大な泡かキノコのような火の玉が立ち上がるのが見えました。私はすぐに左目からガラスを外し、光が上昇していくのを見ました。光の強さは急速に弱まり、左目は眩まなくなりましたが、それでも驚くほど明るかったです。黄色、赤、そして美しい紫色に変わりました。最初は半透明でしたが、すぐに色付きの白い煙のような外観になりました。火の玉はキノコのように上昇しているように見えました。その後、白い煙の柱は円筒形になり、重々しく動いているように見えました。雲に穴が開きましたが、白い煙の柱のはるか上空に2つの霧の輪が現れました。見物人から自然と歓声が上がりました。フォン・ノイマン博士は「少なくとも5000トン、おそらくもっと多かっただろう」と述べた。^{[ 109 ]}

テストを見学するために正式に招待された唯一の女性スタッフはメアリー・アルゴだったが、ジョーン・ヒントンはこっそりと参加した。^{[ 110 ]}

まるで光の海の底にいるようだった。私たちはあらゆる方向から光に包まれていた。光は爆弾の中に吸い込まれるように引き込まれていった。それから紫や青に変わり、どんどん上昇していった。雲が昇る太陽の光を浴びる高さに達し、自然の雲が晴れたときも、私たちはまだささやき声で話していた。雲の下半分は暗く赤く、上半分は昼の光が差し込んでいるのが見えた。すると突然、音が私たちに届いた。それはとても鋭く、轟音を立て、すべての山々がそれに合わせて揺れた。私たちは突然大声で話し始め、全世界に晒されているような気がした。

トーマス・ファレル（当初は「長髪の連中はそれを逃してしまった！」^{[ 111 ]}と叫んだ）は、テストに関する公式報告書の中で次のように書いている。

照明効果は言葉では言い表せないほどだった。国全体が真昼の太陽の何倍もの強さの強烈な光に照らされていた。金色、紫色、すみれ色、灰色、青色。近くの山脈のすべての峰、裂け目、尾根を、言葉では言い表せないほどの明瞭さと美しさで照らしていた。それは実際に見てみなければ想像できないほどだった… ^{[ 112 ]}

ニューヨーク・タイムズのウィリアム・L・ローレンスは、 1945年初頭にグローブスの要請でマンハッタン計画に一時的に異動した。^{[ 113 ]}グローブスは、トリニティ実験や日本への原爆投下など、重要な出来事をローレンスが目撃できるよう手配した。ローレンスはマンハッタン計画の広報スタッフの協力を得てプレスリリースを作成した。^{[ 114 ]}彼は後に次のように回想している。

大きな叫び声が空気に響き渡った。それまで砂漠の植物のように大地に根を張って立っていた小さな集団が、春の訪れを告げる火祭りで原始人が踊るリズムに合わせて踊り出した。^{[ 115 ]}

爆発を目撃した最初の高揚感が過ぎ去った後、ベインブリッジはオッペンハイマーに「今や我々は皆、ろくでなしだ」と言った。^{[ 36 ]}ラビはオッペンハイマーの反応に気づき、「彼の歩き方を私は決して忘れない」と回想した。「彼が車から降りた様子を私は決して忘れない…彼の歩き方はまるで真昼の決闘のようだった…あの堂々とした歩き方。彼はやり遂げたのだ。」^{[ 116 ] [ f ]}

オッペンハイマーは後に、爆発を目撃した際に、ヒンドゥー教の聖典であるバガヴァッド・ギーターの一節（XI、12）を思い出したと回想している。

数年後、彼は当時、別の詩句も頭に浮かんでいたと説明した。

世界が以前と同じではなくなることは分かっていた。笑う人もいれば、泣く人もいた。ほとんどの人は黙っていた。ヒンドゥー教の聖典『バガヴァッド・ギーター』の一節を思い出した。ヴィシュヌ神は王子に義務を果たすよう説得しようとして、王子を感心させるために多腕の姿になり、「今や私は死神、世界の破壊者となった」と言う。おそらく私たちは皆、多かれ少なかれそう思ったのだろう。^{[ 118 ] [ g ]}

ジョン・R・ルーゴは、西海岸に向かう途中、アルバカーキの東30マイル（48km ）の高度10,000フィート（3,000m ）でアメリカ海軍の輸送機を操縦していた。「最初の印象は、まるで南から太陽が昇ってきたようだった。なんて火の玉だ！とても明るくて、飛行機の操縦席まで照らされた。」ルーゴはアルバカーキに無線連絡した。爆発の原因は分からなかったが、「南へ飛ぶな」と言われた。^{[ 123 ]}  

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  実験後のグラウンド・ゼロ
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  トリニティ実験の爆発、爆発から16ミリ秒後。この画像における火球の半球の最高地点は約200メートルの高さである。
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  実験直後のトリニティ・クレーターの航空写真^{[ h ]}

ロスアラモスの理論部門は、5～10キロトンのTNT（21～42テラジュール）の爆発力を予測していた。爆発直後、鉛で覆われた2両のM4シャーマン戦車がクレーターに向かった。彼らが採取した土壌サンプルの放射化学分析により、総爆発力（またはエネルギー放出量）は約18.6キロトンのTNT（78テラジュール）であったことが示された。^{[ 124 ]}この方法は、核爆発の効率を決定する最も正確な手段であることが判明し、その後長年にわたって使用された。^{[ 125 ]}  

爆風のエネルギーは、さまざまな物理原理を用いた多数のセンサーによって測定された。圧電式爆風計は目盛りが外れ、記録が得られなかった。過剰速度爆風収量測定（爆発地点での音速を精密に測定し、それを爆風の速度と比較する）^{[ 126 ]}は、爆風圧力の最も正確な測定値の一つを提供した。別の方法として、爆風のピーク圧力を記録するように設計されたアルミニウム製ダイヤフラムボックスゲージを使用する方法があった。これらは、9.9キロトンTNT（41TJ ） ± 1.0キロトンTNT（4.2TJ ）の爆風エネルギーを示した。これらは、他の多数の種類の機械式圧力計によって補完された。そして、そのうちの1つだけが約10キロトンTNT（42TJ ）という妥当な結果を示した。^{[ 127 ]}   

フェルミは爆発で放出されたエネルギーを測定するために独自の実験を行った。彼は後にこう回想している。

爆発から約40秒後、爆風が私に到達しました。爆風の強さを推定するために、爆風が通過する前、通過中、通過後に、約6フィートの高さから小さな紙片を落としました。当時、風がなかったので、爆風が通過している間に落下している紙片の変位を非常にはっきりと観察し、実際に測定することができました。変位は約2.5メートルで、当時、私はこれを1万トンのTNTによる爆発に相当すると推定しました^{[ 128 ]。}

ガンマ線検出器と中性子検出器もいくつかあったが、爆発で生き残ったものは少なく、爆心地から200フィート（61メートル）以内の計器はすべて破壊されたが^{[ 132 ]}、放出された電離放射線のガンマ線成分を測定するのに十分なデータが回収された^{[ 133 ] 。} 

約50台の異なるカメラが設置され、動画と静止画が撮影された。毎秒10,000フレームを撮影する特殊なFastaxカメラは、爆発の微細な詳細を記録した。分光カメラは爆発によって放出された光の波長を記録し、ピンホールカメラはガンマ線を記録した。10,000ヤード（9,100メートル）地点にある回転ドラム分光器は、最初の100分の1秒間のスペクトルを取得した。別の低速記録カメラは火球を追跡した。カメラは、鉄と鉛ガラスで保護された塔からわずか800ヤード（730メートル）の掩蔽壕に設置され、鉛で裏打ちされたタンクで牽引できるようにそりに取り付けられた。^{[ 134 ]}警備にもかかわらず、一部の観測者は自分のカメラを持ち込んだ。セグレは、35ミリのPerfex 44を持ったジャック・エイビーを連れてきた。彼は爆発の唯一露出が良好なカラー写真を撮影した。^{[ 86 ]}   

トリニティ爆弾の総出力の公式推定値は、爆発成分のエネルギーと爆発の光出力および両方の形態の電離放射線の寄与を含めて、 21キロトンのTNT（88 TJ）であり、^{[ 135 ]}そのうち約15キロトンのTNT（63 TJ）はプルトニウムコアの核分裂によるもので、約6キロトンのTNT（25 TJ）は天然ウランタンパーの核分裂によるものでした。^{[ 136 ]} 2021年に発表されたデータの再分析では、出力は24.8 ± 2キロトンのTNT（103.8 ± 8.4 TJ）とされました。^{[ 105 ]}        

爆発の規模に関する収集データの結果、マッハステム爆発の強化効果を利用するために、広島への原爆投下の起爆高度は1,885 フィート (575 m)に設定された。 ^{[ 137 ]}長崎の最終的な爆発高度は1,650 フィート (500 m)であったため、マッハステムはより早く始まった。^{[ 138 ]}インプロージョンが有効であることがわかったため、オッペンハイマーはグローブスに、リトルボーイ砲型兵器で使用されたウラン 235 を、プルトニウムと濃縮ウランの複合コアを含むファットマンインプロージョン型兵器でより経済的に使用できると提案した。最初のリトルボーイでは手遅れだったが、複合コアはまもなく生産されることになる。^{[ 139 ]}  

実験の光は、トリニティから280マイル（450km ）離れた山脈を越えたテキサス州アマリロまで見えた。[ 34 ]^第二空軍は、グローブスが数週間前に準備していた表紙記事を添えたプレスリリースを発表し、爆発は基地内の弾薬庫の偶発的な破壊であると説明した。ローレンスが執筆したプレスリリースには、次のように記されていた。 

ニューメキシコ州アラモゴルド、7月16日 アラモゴルド陸軍航空基地の司令官は本日、以下の声明を発表した。「今朝、アラモゴルド空軍基地の敷地内で発生した大規模な爆発に関して、複数の問い合わせを受けています。相当量の高性能爆薬と花火を保管していた遠隔地の弾薬庫が爆発しました。死傷者はなく、爆発物庫以外の物的損害はごくわずかでした。爆発で爆発したガス弾の内容物に影響を与える気象条件によっては、陸軍が一時的に数名の民間人を自宅から避難させることが望ましいかもしれません。」^{[ 140 ] [ 141 ]}

ローレンスは、実験が成功した場合の表向きの声明（実際に使用されたもの）から、周辺地域への深刻な被害、近隣住民の避難、死亡者の名前の仮記を含む壊滅的なシナリオまで、さまざまな結果を網羅した4つの声明を用意していた。^{[ 142 ] [ 143 ] [ 144 ]}ローレンスは実験の目撃者であったため、最後の声明が使用された場合、自分の死亡記事になるかもしれないことを知っていた。^{[ 142 ]}同日に発行された新聞記事には、「爆発はエルパソからシルバーシティ、ギャラップ、ソコロ、アルバカーキに及ぶ地域全体で目撃され、感じられた」と書かれていた。^{[ 145 ]}これらの記事はニューメキシコ州で掲載されたが、東海岸の新聞は無視し、^{[ 142 ]}真実を知った地元住民は表向きの声明を受け入れた。^{[ 34 ]}

トリニティ実験に関する情報は広島への原爆投下直後に公表された。 1945年8月12日に発表されたスミス報告書には爆発に関する情報がいくつか記載されており、数週間後にプリンストン大学出版局から出版された版には、付録6として陸軍省の実験に関するプレスリリースが組み込まれ、有名な「球根状」のトリニティ火球の写真が掲載されていた。^{[ 146 ]}

実験結果は、ドイツのポツダム会談に出席していた陸軍長官ヘンリー・L・スティムソンに、彼の補佐官ジョージ・L・ハリソンからの暗号化されたメッセージで伝えられた。

今朝手術が行われました。診断はまだ完了していませんが、結果は満足のいくもので、すでに期待を上回っています。関心が遠方からも寄せられているため、地元報道機関への発表が必要です。グローブス医師は満足しています。彼は明日戻ってきます。また状況をお知らせします。^{[ 147 ]}

そのメッセージはポツダム郊外のバベルスベルクにある「リトル・ホワイトハウス」に届き、すぐにトルーマン大統領と国務長官ジェームズ・F・バーンズに届けられた。^{[ 148 ]}ハリソンはフォローアップのメッセージを送り、それは7月18日の朝に届いた。^{[ 148 ]}

医者はつい先ほど戻ってきて、その小さな男の子が兄と同じくらいたくましいと、とても熱心に自信満々に話していました。彼の目の輝きはここからハイホールドまで見分けがつき、彼の叫び声はここから私の農場まで聞こえたでしょう。^{[ 147 ]}

スティムソンの夏の別荘はロングアイランドのハイホールドにあり、ハリソンの農場はバージニア州アッパービルの近くにあったため、爆発は250マイル（400km ）離れた場所から見え、 50マイル（80km ）離れた場所から聞こえたと考えられる。^{[ 149 ]}  

3日後の7月21日、グローブスが執筆した13ページの報告書が宅配便でポツダムに届いた。そこには次のように記されていた。

1945年7月16日午前5時30分、ニューメキシコ州アラモゴルド空軍基地の僻地で、爆縮型原子核分裂爆弾の初の本格的な実験が行われた。史上初めて核爆発が起きた。そして、なんと凄まじい爆発だったことか！…実験は誰の最も楽観的な予想をも超える成功を収めた。^{[ 150 ]}

放射能被ばくを測定するために使用されたフィルムバッジは、N-10,000 の観測者が 0.1レントゲン(米国放射線防護測定協議会が推奨する 1 日の放射線被ばく限度の半分) を超える被ばくを受けていないことを示していたが、^{[ 151 ]}放射性雲がシェルターに到達する前に避難が行われた。爆発は予想以上に効率的で、熱上昇気流により雲の大部分が十分に高い高度まで引き上げられたため、実験場に降下物はほとんど降りなかった。それにもかかわらず、核分裂は5.9 キログラム (13ポンド)のプルトニウムのうち1.4 キログラム (3ポンド)しか消費せず、 ^{[ 152 ]} 4.5 キログラム (10ポンド)が大気中に拡散し、降下物となった。クレーターはトリニタイトの形成により予想以上に放射能が高く、鉛で裏打ちされた 2 両のシャーマン戦車の乗員は相当量の被ばくを受けた。アンダーソンの線量計とフィルムバッジは7～10レントゲンを記録し、3回往復した戦車運転手の1人は13～15レントゲンを記録した。^{[ 153 ]}   

制限された実験区域外で最も深刻な放射性降下物汚染は、爆発地点から30 マイル (48 km)離れたチュパデラ メサで発生した。その地域の家畜の一部に白い霧状の放射性降下物が降りかかり、局所的なベータ火傷と背中の毛の一時的な脱落を引き起こしたと報告されている。毛の一部は変色して白く生え戻った。陸軍は牧場主から合計 88 頭の牛を購入し、最も顕著な痕跡が残った 17 頭はロス アラモスに保管され、残りは長期観察のためにオーク リッジに送られた。 ^{[ 155 ] [ 156 ] [ 157 ] [ 158 ]} 

国立がん研究所の支援を受けて2020年に発表された線量再構築^{[ 159 ]}では、ニューメキシコ州の5つの郡（グアダルーペ、リンカーン、サンミゲル、ソコロ、トーランス）が最も深刻な放射能汚染に見舞われたことが記録されている^{[ 160 ]}。現場周辺の住民はプロジェクトを知らず、後にネバダ核実験場で行われた同様の実験によって生じた深刻な地域住民の健康問題に対処する、影響を受けた「風下住民」に対する1990年の放射線被ばく補償法による支援には含まれなかった^{[ 27 ]}。ニューメキシコ州の住民を法案の対象人口に加えるための議会での取り組みは2024年も続いた^{[ 161 ] 。}

1945年8月、広島への原爆投下直後、コダック社は当時通常段ボール箱に包装されていたフィルムに斑点や曇りが発生していることに気づいた。 ^{[ 34 ]}コダック社の従業員であるJHウェッブはこの問題を調査し、汚染は米国内のどこかで発生した核爆発によるものだと結論付けた。彼は、事件のタイミングから広島の原爆が原因である可能性を否定した。放射性降下物のホットスポットが、インディアナ州の製紙工場がトウモロコシの皮から段ボールパルプを製造するために使用していた川の水を汚染した。^{[ 162 ]}ウェッブは自身の発見の重大性を認識し、1949年までこのことを秘密にしていた。^{[ 163 ]}

この事件は、1951年の米国本土での次の核実験とともに、先例となった。ネバダ核実験場でのその後の大気圏核実験では、米国原子力委員会の職員が写真業界に汚染の可能性を示す地図と予測、および予想される放射性降下物の分布を提供し、それによって業界は汚染されていない材料を購入したり、その他の保護措置を講じることができた。^{[ 162 ]}

トリニティ実験後の爆弾被害評価および影響評価