Die Manhattan-projek was 'n navorsings- en ontwikkelingsonderneming gedurende Tweede Wêreldoorlog wat die eerste kernwapen vervaardig het. Dit is gelei deur die Verenigde State met die steun van die Verenigde Koninkryk en Kanada. Van 1942 tot 1946 was die projek onder leiding van generaal-majoor Leslie Groves van die US Army Corps of Engineers. Kernfisikus Robert Oppenheimer was die direkteur van die Los Alamos-laboratorium wat die kernwapens ontwerp het. Die weermagkomponent van die projek was eers as die Manhattan District bekend; Manhattan het geleidelik die amptelike kodenaam, Development of Substitute Materials vir die hele projek vervang. Later het die vroeëre Britse eweknie, "Tube Alloys" ook deel van die projek geword. Die Manhattan-projek het in klein begin in 1939, maar het gegroei totdat meer as 130 000 mense in diens geneem was en het bykans VS$2 miljard gekos. Meer as 90 persent van die koste was om fabrieke te bou en splytbare materiaal te vervaardig, met minder as 10 persent vir die ontwikkeling en vervaardiging van die wapens. Navorsing en produksie het op meer as dertig terreine in die Verenigde State, die Verenigde Koninkryk en Kanada plaasgevind.
Twee tipes atoombomme is gelyktydig tydens die oorlog ontwikkel: 'n betreklik eenvoudige kanonloop-tipe en 'n meer ingewikkelde ineenploftipe kernwapen. Die Thin Man-kanonloop-ontwerp was onprakties om saam met plutonium te gebruik, en daarom is 'n eenvoudiger kanonloop-tipe genaamd Little Boy ontwikkel wat uraan-235 gebruik, 'n isotoop wat slegs 0,7 persent van natuurlike uraan uitmaak. Aangesien dit chemies identies is aan die algemeenste isotoop, uraan-238, en byna dieselfde massa het, is dit moeilik om die twee te skei. Drie metodes is gebruik vir uraanverryking: elektromagneties, gasvormig en termies. Die meeste van hierdie werk is in die Clinton Engineer Works in Oak Ridge, Tennessee, uitgevoer.
Parallel met die werk aan uraan was die poging om plutonium te vervaardig, 'n proses wat in 1940 aan die Universiteit van Kalifornië ontdek is. Die haalbaarheid van die wêreld se eerste kunsmatige kernreaktor, die Chicago Pile-1, is in 1942 by die Metallurgical Laboratory gedemonstreer. By die Universiteit van Chicago het die projek die X-10 Grafietreaktor by Oak Ridge ontwerp en die produksiereaktore op die Hanford-terrein in Washington, waarin uraan bestraal en in plutonium omgeskakel is. Die plutonium is toe chemies van die uraan geskei met behulp van die bismutfosfaatproses. Die Fat Man-plutonium-ineenploftipe wapen is ontwikkel in 'n gesamentlike ontwerp- en ontwikkelingspoging deur die Los Alamos-laboratorium.
Die projek was ook verantwoordelik vir die insameling van intelligensie oor die Duitse kernwapenprogram. Deur Operasie Alsos het personeel van Manhattan-projek in Europa gedien, soms agter vyandelike lyne, waar hulle kernmateriaal en dokumente versamel het en Duitse wetenskaplikes gewerf het. Ondanks die streng sekuriteit van die Manhattan-projek, het die Sowjet-atoomspioene die program suksesvol binnegedring. Die eerste kerntoestel wat ooit ontplof is, was 'n bomontploffing tydens die Trinity-kernwapentoets wat op 16 Julie 1945 by die Alamogordo Bombing and Gunnery Range in Nieu-Meksiko uitgevoer is. Little Boy en Fat Man bomme is 'n maand later as kernwapens in onderskeidelik Hiroshima en Nagasaki gebruik met personeel van Manhattan-projek wat as bommonteringtegnikuste en as wapentegnikuste op die bomwerpers gedien het. In die onmiddellike naoorlogse jare het die Manhattan-projek wapentoetse by die Bikini-ringeiland uitgevoer as deel van Operation Crossroads, nuwe wapens ontwikkel, die ontwikkeling van die netwerk van nasionale laboratoriums bevorder, mediese navorsing oor radiologie gesteun en die grondslag gelê vir die kernvloot. Dit het beheer oor Amerikaanse navorsing en produksie van kernwapens behou tot die stigting van die Amerikaanse atoomenergiekommissie in Januarie 1947.
Oorsprong Die ontdekking van kernsplyting deur die Duitse chemici Otto Hahn en Fritz Strassmann in 1938, en die teoretiese verklaring daarvan deur Lise Meitner en Otto Frisch, het die ontwikkeling van 'n atoombom 'n teoretiese moontlikheid gemaak. Veral by wetenskaplikes wat vlugtelinge uit Nazi-Duitsland en ander fascistiese lande was, het die vrees bestaan dat 'n Duitse atoombomprojek sou kon ontwikkel. In Augustus 1939 het die Hongaars-gebore fisici Leó Szilárd en Eugene Wigner die Einstein-Szilárd-brief opgestel, waarin gewaarsku word oor die potensiële ontwikkeling van "uiters kragtige bomme van 'n nuwe soort". Dit het die Verenigde State aangespoor om stappe te neem om 'n voorraad uraanerts te bekom en die navorsing van Enrico Fermi en ander oor kernkettingreaksies te versnel. Die brief is deur Albert Einstein onderteken en by president Franklin D. Roosevelt afgelewer. Roosevelt het 'n beroep op Lyman Briggs van die National Bureau of Standards gedoen om as die hoof van die Advieskomitee oor Uraan ondersoek in te stel na die kwessies wat deur die brief geopper is. Briggs het op 21 Oktober 1939 'n vergadering gehou wat deur Szilárd, Wigner en Edward Teller bygewoon is. Die komitee het in November aan Roosevelt gerapporteer dat uraan "'n moontlike bron van bomme met 'n vernietigingskrag sou bied wat baie groter is as wat tans bekend is.".
Die Amerikaanse Vloot het VS$6 000 aan die Columbia-universiteit toegeken, waarvan die meeste spandeer is vir die aankoop van grafiet deur Enrico Fermi en Szilard. 'n Span professore in Columbia, waaronder Fermi, Szilard, Eugene T. Booth en John Dunning, het die eerste kernsplitsingsreaksie in die Amerikas geskep, wat die werk van Hahn en Strassmann bevestig het. Dieselfde span het 'n reeks prototipe kernreaktors (of 'stapels' soos Fermi hulle genoem het) in Pupin Hall in Columbia gebou, maar kon nog nie 'n kettingreaksie bewerkstellig nie. Die Advieskomitee vir Uraan het die National Defense Research Committee (NDRC) on Uranium geword toe die organisasie op 27 Junie 1940 gestig is.. Briggs het voorgestel om $167 000 te bestee aan uraan, veral die uraan-235-isotoop, en plutonium, wat in 1940 ontdek is by die Universiteit van Kalifornië. Op 28 Junie 1941 onderteken Roosevelt die Uitvoerende Bevel 8807, wat die Office of Scientific Research and Development (OSRD) tot stand gebring het, met Vannevar Bush as direkteur. Die kantoor is bemagtig om benewens navorsing, ook groot ingenieursprojekte te bestuur.. Die NDRC-komitee oor uraan het die S-1-afdeling van die OSRD geword; om veiligheidsredes is die woord "uraan" uitgehaal.
In Brittanje het Frisch en Rudolf Peierls aan die Universiteit van Birmingham in Junie 1939 'n deurbraak gemaak gedurende hul ondersoek na die kritieke massa van uraan-235.. Hulle berekeninge het daarop gedui dat kritieke massa teen 'n orde van 10 kilogram (22 pond) geaktiveer sou kon word, wat daarop dui dat so 'n toestel in 'n bomwerper van daardie tyd gedra sou kon word.. Hulle Frisch–Peierls-memorandum in Maart 1940 het die Britse atoombomprojek en die MAUD-komitee van stapel gestuur, wat eenparig aanbeveel het dat die ontwikkeling van 'n atoombom voortgesit word. In Julie 1940 het Brittanje aangebied om die Verenigde State toegang tot sy wetenskaplike navorsing te gee, en die Tizard Missie se John Tuckcroft het Amerikaanse wetenskaplikes ingelig oor die Britse ontwikkelinge. Hy het ontdek dat die Amerikaanse projek kleiner was as die Britse projek en ook nie so ver gevorderd was nie.
As deel van die wetenskaplike uitruiling is die bevindinge van die MAUD-komitee aan die Verenigde State oorgedra. Een van sy lede, die Australiese fisikus Mark Oliphant, het einde Augustus 1941 na die Verenigde State gevlieg en ontdek dat die inligting wat deur die MAUD-komitee gelewer is nié belangrike Amerikaanse fisici bereik het nie. Oliphant het daarna gepoog om vas te stel waarom die bevindinge van die komitee blykbaar geïgnoreer word. Hy het met die uraan-komitee vergader en Berkeley, Kalifornië, besoek, waar hy met oortuiging met Ernest O. Lawrence gepraat het. Lawrence was voldoende beïndruk om sy eie ondersoek oor uraan te begin. Hy het op sy beurt met James B. Conant, Arthur H. Compton en George B. Pegram gepraat. Die missie van Oliphant was dus 'n sukses; belangrike Amerikaanse fisici was nou bewus van die potensiële krag van 'n atoombom..
Op 9 Oktober 1941 het president Roosevelt die atoomprogram goedgekeur nadat hy 'n vergadering met Vannevar Bush en vise-president Henry A. Wallace bygewoon het. Om die program te beheer, stig hy die Top Policy Group, bestaande uit homself – hoewel hy nooit 'n vergadering bygewoon het nie – Wallace, Bush, Conant, Oorlogsekretaris Henry L. Stimson, en die stafhoof van die leër, generaal George C. Marshall. Roosevelt het die leër gekies om die projek te bestuur, eerder as die vloot, omdat die leër meer ervaring gehad het met die bestuur van grootskaalse bouprojekte. Hy het ook ingestem om die poging met die Britte te koördineer, en op 11 Oktober het hy 'n boodskap aan die eerste minister, Winston Churchill, gestuur met die voorstel dat hulle oor atoomsake korrespondeer..
Lewensvatbaarheid Voorstelle Die S-1-komitee het op 18 Desember 1941 'n vergadering gehou "deurdring met 'n atmosfeer van entoesiasme en dringendheid". na die aanval op Pearl Harbor en die daaropvolgende Amerikaanse oorlogsverklaring teen Japan en daarna teen Duitsland.. Daar is aan drie verskillende tegnieke gewerk vir isotoop-skeiding om uraan-235 van die meer volop uraan-238 te skei. Lawrence en sy span aan die Universiteit van Kalifornië het elektromagnetiese skeiding ondersoek, terwyl Eger Murphree en Jesse Wakefield Beams se span gasdiffusie by die Universiteit van Columbia ondersoek het, en Philip Abelson het navorsing gedoen oor termiese diffusie by die Carnegie Institution of Washington en later die Naval Research Laboratory. Murphree was ook die hoof van 'n onsuksesvolle skeidingsprojek met behulp van gassentrifuges..
Intussen was daar twee strome van navorsing oor kernreaktortegnologie. Harold Urey het swaarwaterreaktor navorsing by Columbia gedoen. Arthur Compton het die wetenskaplikes wat by Columbia, Kalifornië en die Princeton-universiteit onder sy toesig gewerk het, na die Universiteit van Chicago verplaas, waar hy die Metallurgical Laboratory vroeg in 1942 georganiseer het om plutonium, reaktore en grafiet as neutronmoderator te bestudeer.. Briggs, Compton, Lawrence, Murphree en Urey het op 23 Mei 1942 vergader om die aanbevelings van die S-1-komitee af te handel, waarin gevra word dat al vyf tegnologieë nagestreef moet word. Dit is goedgekeur deur Bush, Conant en brigadier-generaal Wilhelm D. Styer, die stafhoof van majoor-generaal Brehon B. Somervell se verskaffingsdienste (Supply Services), wat aangewys is as die leër se verteenwoordiger oor kernsake. Bush en Conant het toe die aanbeveling aan die Top Policy Group geneem met 'n begrotingsvoorstel van $54 miljoen vir konstruksie deur die US Army Corps of Engineers, $31 miljoen vir navorsing en ontwikkeling deur OSRD en $5 miljoen vir gebeurlikhede in die boekjaar 1943. Die Policy Group het dit op sy beurt op 17 Junie 1942 aan die president gestuur, wat dit goedgekeur het deur "OK FDR" op die dokument te skryf..
Bom-ontwerpkonsepte duimnael|'n Reeks rowwe sketse, gemaak tydens 'n konferensie in Julie 1942 toe daar verskillende metodes vir die montering van 'n fissie-bom ondersoek is.