Лос -Аламосская лаборатория , также известная как Проект Y , была секретной лабораторией, созданной Манхэттенским проектом и управляемой Калифорнийским университетом во время Второй мировой войны . Его задачей было разработать и построить первые атомные бомбы . Роберт Оппенгеймер был его первым директором, работавшим с 1943 по декабрь 1945 года, когда его сменил Норрис Брэдбери . Чтобы дать возможность ученым свободно обсуждать свою работу, сохраняя при этом безопасность, лаборатория была расположена на плато Пахарито в северной части Нью-Мексико . Лаборатория военного времени занимала здания, которые когда-то были частью школы-ранчо Лос-Аламоса .
Усилия по разработке первоначально были сосредоточены на оружии деления пушечного типа, использующем плутоний, под названием «Тонкий человек» . В апреле 1944 года Лос-Аламосская лаборатория определила, что скорость спонтанного деления плутония, выращенного в ядерном реакторе, слишком велика из-за присутствия плутония-240 и может вызвать преддетонацию — цепную ядерную реакцию до того, как активная зона будет полностью собрана. Затем Оппенгеймер реорганизовал лабораторию и организовал тотальную и в конечном итоге успешную попытку разработать альтернативную конструкцию, предложенную Джоном фон Нейманом , — ядерное оружие имплозивного типа , которое получило название «Толстяк» . Вариант конструкции пушечного типа, известный как Little Boy, был разработан с использованием урана-235 .
Химики Лос-Аламосской лаборатории разработали методы очистки урана и плутония, последнего металла, который существовал только в микроскопических количествах, когда начался проект Y. Его металлурги обнаружили, что плутоний обладает неожиданными свойствами, но, тем не менее, смогли превратить его в металлические сферы. Лаборатория построила Водяной котел, гомогенный реактор на водной основе , который стал третьим реактором в мире, введенным в эксплуатацию. Он также исследовал «Супер», водородную бомбу , которая будет использовать бомбу деления для зажигания реакции ядерного синтеза дейтерия и трития .
Конструкция «Толстяк» была испытана в ходе ядерных испытаний «Тринити» в июле 1945 года. Персонал проекта Y сформировал бригады ям и сборочные группы для атомных бомбардировок Хиросимы и Нагасаки и участвовал в бомбардировках в качестве специалистов по вооружению и наблюдателей. После окончания войны лаборатория поддерживала ядерные испытания операции «Перекресток» на атолле Бикини . Для контроля за испытаниями, накоплением запасов и сборкой бомб было создано новое подразделение Z, которое было сосредоточено на базе Сандия . Лос-Аламосская лаборатория стала Лос-Аламосской научной лабораторией в 1947 году.
Открытие нейтрона Джеймсом Чедвиком в 1932 году, [2] за которым последовало открытие ядерного деления химиками Отто Ханом и Фрицем Штрассманом в 1938 году, [3] [4] и его объяснение (и наименование) физиками Лизой Мейтнер и Отто. Вскоре после этого Фриш [5] [6] открыл возможность управляемой цепной ядерной реакции с использованием урана . В то время немногие учёные в Соединённых Штатах считали, что атомная бомба практична, [7] но возможность того, что немецкий проект атомной бомбы приведет к созданию атомного оружия, обеспокоила учёных-беженцев из нацистской Германии и других фашистских стран, что привело к разработке проекта письмо Эйнштейна -Сциларда с предупреждением президенту Франклину Д. Рузвельту . Это побудило к предварительным исследованиям в Соединенных Штатах, начавшимся в конце 1939 года. [8]
В Соединенных Штатах прогресс был медленным, но в Великобритании Отто Фриш и Рудольф Пайерлс , два физика-беженца из Германии в Университете Бирмингема , исследовали теоретические проблемы, связанные с разработкой, производством и использованием атомных бомб. Они рассмотрели, что произойдет со сферой из чистого урана-235, и обнаружили, что не только может произойти цепная реакция , но и может потребоваться всего 1 килограмм (2,2 фунта) урана -235 , чтобы высвободить энергию сотен тонн. из ТНТ . Их начальник, Марк Олифант , отнес меморандум Фриша-Пайерлса сэру Генри Тизарду , председателю Комитета по научным исследованиям воздушной войны (CSSAW), который, в свою очередь, передал его Джорджу Пэджету Томсону , которому CSSAW делегировал свои полномочия. ответственность за исследования урана. [9] CSSAW создал комитет MAUD для расследования. [10] В своем заключительном отчете в июле 1941 года комитет MAUD пришел к выводу, что атомная бомба не только осуществима, но и может быть произведена уже в 1943 году. [11] В ответ британское правительство создало проект ядерного оружия, известный как Tube . Сплавы . [12]
В Соединенных Штатах все еще не было особой срочности, которая, в отличие от Британии, еще не участвовала во Второй мировой войне , поэтому Олифант прилетел туда в конце августа 1941 года [13] и поговорил с американскими учеными, включая своего друга Эрнеста Лоуренса в Калифорнийском университете . Ему не только удалось убедить их в возможности создания атомной бомбы, но и вдохновить Лоуренса превратить свой 37-дюймовый (94 см) циклотрон в гигантский масс-спектрометр для разделения изотопов , [14] метод, который Олифант впервые применил в 1934 году. [15] ] В свою очередь, Лоуренс пригласил своего друга и коллегу Роберта Оппенгеймера перепроверить физику отчета комитета MAUD, который обсуждался на заседании в исследовательской лаборатории General Electric в Скенектади, штат Нью-Йорк , 21 октября 1941 года. [16 ]
В декабре 1941 года отдел S-1 Управления научных исследований и разработок (OSRD) поручил Артуру Х. Комптону отвечать за разработку бомбы. [17] [18] Он делегировал задачу по проектированию бомбы и исследованиям в области расчетов быстрых нейтронов — ключа к расчетам критической массы и детонации оружия — Грегори Брейту , которому было присвоено звание «Координатора быстрого разрыва». и Оппенгеймер в качестве помощника. Но Брейт не согласился с другими учеными, работавшими в Металлургической лаборатории , особенно с Энрико Ферми , по поводу мер безопасности, [19] и подал в отставку 18 мая 1942 года. [20] Комптон затем назначил Оппенгеймера на его место. [21] Джону Х. Мэнли , физику из Металлургической лаборатории, было поручено помогать Оппенгеймеру, связываясь и координируя группы экспериментальной физики, разбросанные по всей стране. [20] Оппенгеймер и Роберт Сербер из Университета Иллинойса исследовали проблемы диффузии нейтронов (как нейтроны движутся в цепной ядерной реакции) и гидродинамики (как может вести себя взрыв, вызванный цепной реакцией). [22]
Чтобы рассмотреть эту работу и общую теорию реакций деления, Оппенгеймер и Ферми созвали встречи в Чикагском университете в июне и в Калифорнийском университете в Беркли в июле с физиками-теоретиками Гансом Бете , Джоном Ван Флеком , Эдвардом Теллером , Эмилем Конопински. , Роберт Сербер, Стэн Франкель и Элдред К. Нельсон, последние три бывших ученика Оппенгеймера, а также физики-экспериментаторы Эмилио Сегре , Феликс Блох , Франко Разетти , Джон Мэнли и Эдвин Макмиллан . Они предварительно подтвердили, что создание бомбы деления теоретически возможно. [23]
Было еще много неизвестных факторов. Свойства чистого урана-235 были относительно неизвестны; тем более, плутоний , химический элемент , который был открыт Гленном Сиборгом и его командой совсем недавно, в феврале 1941 года, но который теоретически был расщепляющимся . Ученые на конференции в Беркли предполагали получать плутоний в ядерных реакторах из атомов урана-238 , которые поглощают нейтроны от делящихся атомов урана-235. На тот момент реактор не был построен, и были доступны только микроскопические количества плутония, произведенного на циклотронах . [24]
Было много способов упорядочить расщепляющийся материал в критическую массу. Самым простым был выстрел «цилиндрической пробкой» в сферу «активного материала» с помощью « тампера » — плотного материала, который фокусировал нейтроны внутрь и удерживал реагирующую массу вместе, чтобы повысить ее эффективность. [25] Они также исследовали конструкции, включающие сфероиды , примитивную форму «имплозии», предложенную Ричардом К. Толманом , и возможность автокаталитических методов , которые увеличили бы эффективность бомбы при ее взрыве. [26]
Считая, что идея атомной бомбы теоретически обоснована — по крайней мере, до тех пор, пока не будет доступно больше экспериментальных данных — конференция в Беркли повернулась в другом направлении. Эдвард Теллер настаивал на обсуждении более мощной бомбы: «Супер», обычно называемой сегодня « водородной бомбой », которая будет использовать взрывную силу детонирующей бомбы деления для зажигания реакции ядерного синтеза между дейтерием и тритием . [27] Теллер предлагал схему за схемой, но Бете отвергал каждую из них. Идея термоядерного синтеза была отложена, чтобы сконцентрироваться на производстве бомб деления. [28] Теллер также выдвинул спекулятивную возможность того, что атомная бомба может «воспламенить» атмосферу из-за гипотетической реакции синтеза ядер азота, [29] но Бете подсчитал, что этого не может произойти, [30] и в соавторстве с докладом, с Теллером показали, что «никакая самораспространяющаяся цепь ядерных реакций вряд ли начнется». [31]
Ловкое проведение Оппенгеймером июльской конференции произвело впечатление на его коллег; его проницательность и способность справляться даже с самыми трудными людьми стали неожиданностью даже для тех, кто его хорошо знал. [32] После конференции Оппенгеймер увидел, что, хотя они и вплотную занялись физикой, все еще требуется значительная работа над инженерными, химическими, металлургическими и артиллерийскими аспектами создания атомной бомбы. Он пришел к убеждению, что для разработки бомбы потребуется среда, в которой люди могли бы свободно обсуждать проблемы и тем самым сократить нерациональное дублирование усилий. Он рассудил, что лучше всего это можно совместить с безопасностью, создав центральную лабораторию в изолированном месте. [33] [34]
Бригадный генерал Лесли Р. Гроувс-младший стал директором Манхэттенского проекта 23 сентября 1942 года. [35] Он посетил Беркли, чтобы посмотреть на калютроны Лоуренса , и встретился с Оппенгеймером, который 8 октября предоставил ему отчет о конструкции бомбы. [36] Гроувса заинтересовало предложение Оппенгеймера о создании отдельной лаборатории по проектированию бомб. Когда они снова встретились в Чикаго 15 октября, он пригласил Оппенгеймера обсудить этот вопрос. Гровсу пришлось сесть на поезд компании 20th Century Limited обратно в Нью-Йорк, поэтому он попросил Оппенгеймера сопровождать его, чтобы они могли продолжить дискуссию. Гровс, Оппенгеймер, полковник Джеймс К. Маршалл и подполковник Кеннет Николс втиснулись в одноместную комнату Никола, чтобы обсудить, как можно создать лабораторию по производству бомб и как она будет функционировать. [33] [37] Впоследствии Гроувс пригласил Оппенгеймера в Вашингтон, округ Колумбия , где этот вопрос обсуждался с Ванневаром Бушем , директором OSRD, и Джеймсом Б. Конантом , председателем Комитета национальных оборонных исследований (NDRC). 19 октября Гроувс одобрил создание лаборатории по производству бомб. [34]
Хотя Оппенгеймер казался логичным человеком для руководства новой лабораторией, которая стала известна как Проект Y, у него было мало административного опыта; Буш, Конант, Лоуренс и Гарольд Юри высказали сомнения по этому поводу. [38] Более того, в отличие от других руководителей своих проектов — Лоуренса из Радиационной лаборатории Беркли , Комптона из Металлургического проекта в Чикаго и Юри из лабораторий SAM в Нью-Йорке — Оппенгеймер не был удостоен Нобелевской премии , что вызывает опасения, что он может не получить Нобелевскую премию. иметь престиж, чтобы иметь дело с выдающимися учеными. Были также проблемы с безопасностью; [39] многие из ближайших соратников Оппенгеймера были активными членами Коммунистической партии , в том числе его жена Китти , [40] подруга Джин Тэтлок , [41] брат Фрэнк и жена Фрэнка Джеки. [42] В конце концов, 20 июля 1943 года Гроувс лично дал указание очистить Оппенгеймера. [39]
Обсуждалась идея разместить проект Y в Металлургической лаборатории в Чикаго или на инженерном заводе Клинтона в Ок-Ридже, штат Теннесси , но в конце концов было решено, что лучше всего будет отдалённое место. [43] Участок в окрестностях Лос-Анджелеса был отклонен по соображениям безопасности, а участок возле Рино, штат Невада, как слишком недоступный. По рекомендации Оппенгеймера поиск был сужен до окрестностей Альбукерке, штат Нью-Мексико , где Оппенгеймер владел ранчо в хребте Сангре-де-Кристо . [44] Климат был мягким, с Альбукерке было воздушное и железнодорожное сообщение, он был достаточно удален от западного побережья Соединенных Штатов , чтобы японское нападение не было проблемой, а плотность населения была низкой. [43]
В октябре 1942 года майор Джон Х. Дадли из Манхэттенского округа (военный компонент Манхэттенского проекта) обследовал участки вокруг Гэллапа , Лас-Вегаса , Ла-Вентаны, Джемез-Спрингс и Отови [45] и рекомендовал место возле Джемез-Спрингс. [43] 16 ноября Оппенгеймер, Гроувс, Дадли и другие осмотрели это место. Оппенгеймер опасался, что высокие скалы, окружающие это место, вызовут у людей чувство клаустрофобии, а инженеры были обеспокоены возможностью наводнения. Затем группа двинулась к месту Отови, расположенному неподалеку от школы-ранчо Лос-Аламоса . Оппенгеймер был впечатлен этим местом и отдал ему большое предпочтение, сославшись на его природную красоту и виды на горы Сангре-де-Кристо , которые, как он надеялся, вдохновят тех, кто будет работать над проектом. [46] [47] Инженеры были обеспокоены плохой подъездной дорогой и достаточным ли водоснабжением, но в остальном считали, что это идеально. [48]
Заместитель военного министра США Роберт П. Паттерсон одобрил приобретение участка 25 ноября 1942 года, разрешив приобретение участка площадью 54 000 акров (22 000 га), за исключением 8 900 акров (3600 га), из которых уже принадлежали федеральному правительству. [49] Министр сельского хозяйства Клод Р. Викард предоставил в пользование около 45 100 акров (18 300 га) земель Лесной службы США Военному министерству «до тех пор, пока сохраняется военная необходимость». [50] Потребность в земле для новой дороги, а затем и в полосе отвода для 25-мильной (40-километровой) линии электропередачи, в конечном итоге привела к тому, что покупки земли во время войны составили 45 737 акров (18 509,1 га), но в конечном итоге было потрачено только 414 971 доллар. . [49] Самыми крупными билетами были школа, стоимость которой составила 350 000 долларов, и ранчо Anchor, стоимость которого составила 25 000 долларов. [51] Оба наняли юристов для ведения переговоров с правительством, но латиноамериканским поселенцам платили всего 7 долларов за акр (что эквивалентно 118 долларам в 2022 году). [52] Разрешения на выпас скота были отозваны, а частная земля была куплена или изъята под выдающимся владением на основании Закона о полномочиях Второй мировой войны . [53] Петиции с осуждением были сформулированы так, чтобы охватить все права на полезные ископаемые, воду, древесину и другие права, поэтому у частных лиц не было бы никаких причин въезжать в этот район. [54] Сайт приобрел неправильную форму из-за примыкания к Национальному памятнику Банделье и священному могильнику коренных американцев. [53]
Важным фактором при приобретении участка было существование школы-ранчо в Лос-Аламосе. Он состоял из 54 зданий, из которых 27 были домами, общежитиями или другими помещениями, обеспечивающими жилую площадь 46 626 квадратных футов (4 331,7 м 2 ). Остальные здания включали лесопилку , ледяной домик , сараи , столярную мастерскую, конюшни и гаражи , общая площадь которых составляла 29 560 квадратных футов (2746 м 2 ). На соседнем ранчо Анкор было четыре дома и сарай. [55] Строительные работы контролировались инженерным округом Альбукерке до 15 марта 1944 года, когда инженерный округ Манхэттена взял на себя ответственность. [53] Уиллард К. Крюгер и партнеры из Санта-Фе, штат Нью-Мексико , работали архитектором и инженером. Компания Black & Veatch была привлечена для проектирования инженерных коммуникаций в декабре 1945 года. К моменту завершения Манхэттенского проекта в конце 1946 года первой было выплачено 743 706,68 долларов, а второй - 164 116 долларов. [56] Район Альбукерке контролировал строительство в Лос-Анджелесе стоимостью 9,3 миллиона долларов. Аламос и округ Манхэттен — еще 30,4 миллиона долларов. [53] Первоначальные работы были заключены по контракту с компанией MM Sundt Company из Тусона, штат Аризона , и работы начались в декабре 1942 года. Первоначально Гровс выделил на строительство 300 000 долларов, что в три раза превышает оценку Оппенгеймера, с запланированной датой завершения 15 марта 1943 года. Очевидно, что масштабы проекта Y были намного больше, чем ожидалось, и к тому времени, когда Сундт завершил его 30 ноября 1943 года, было потрачено более 7 миллионов долларов. [57] Компания Зия взяла на себя ответственность за техническое обслуживание в апреле 1946 года. [58]
Оппенгеймер первоначально предполагал, что работу смогут выполнить 50 ученых и 50 технических специалистов. Гровс утроил это число до 300. [57] Фактическое население, включая членов семей, составляло около 3500 к концу 1943 года, 5700 к концу 1944 года, 8200 к концу 1945 года и 10 000 к концу 1946 года. [ 59] Самым желательным жильем были шесть существующих бревенчатых и каменных коттеджей, в которых когда-то размещались директор школы и преподаватели Лос-Аламосской школы-ранчо. Это были единственные жилища в Лос-Аламосе, в которых были ванны, и они стали известны как «Ряд с ваннами». [57] [60] Оппенгеймер жил на Баттуб-Роу; его ближайшим соседом был капитан У. С. «Дик» Парсонс , начальник артиллерийского и инженерного отдела. [61] Дом Парсонса был немного больше, потому что у Парсонса было двое детей, а у Оппенгеймера на тот момент был только один. [62] После Bathtub Row следующим по популярности жильем были апартаменты, построенные Сундтом. В типичном двухэтажном доме проживали четыре семьи. В каждой квартире Сундта было две или три спальни, кухня с расшатанной угольной печью и небольшая ванная комната. Компания JE Morgan and Sons поставила 56 сборных домов, которые стали известны как «Морганвилль». Компания Роберта Э. Макки построила часть города, известную как «Маккивилл». [57] В июне-октябре 1943 года, а также в июне и июле 1944 года численность персонала превышала доступное жилье, и личный состав был временно размещен в каньоне Фрихолес. [63] Дома на инженерном заводе Клинтона в Ок-Ридже, штат Теннесси, и на инженерном заводе Хэнфорда в штате Вашингтон были простыми, но соответствовали более высоким стандартам (как указано Николсом ), чем дома в Лос-Аламосе (как указано Гроувсом ), но Николс сказал ученым из Лос-Аламоса, что жилье там было проблемой Гроувса, а не его. [64]
Арендная плата устанавливалась в зависимости от доходов арендатора. [65] Временные посетители Лос-Аламоса размещались в Fuller Lodge , гостевом коттедже или большом доме, который когда-то был частью школы-ранчо Лос-Аламоса. [66] В 1943 году была основана школа, обслуживающая как начальную, так и среднюю школу, и в ней было зачислено 140 детей; К 1946 году их было 350. Образование было бесплатным, как и детский сад для работающих матерей. [67] Имея 18 учителей начальной школы, 13 учителей средней школы и суперинтенданта, в ней было превосходное соотношение учителей и учеников. [68] Были построены многочисленные технические здания. Большинство из них были полупостоянного типа с использованием гипсокартона . Они отапливались от центральной теплостанции. Первоначально это была котельная № 1, имевшая два угольных котла . На смену ей пришла котельная № 2, в которой было шесть котлов, работающих на жидком топливе. Помимо основного объекта в Лос-Аламосе, для экспериментальных работ было создано около 25 отдаленных объектов. [69]
Рост города опережал развитие канализационной системы, [69] и к концу 1945 года произошли отключения электроэнергии. Свет приходилось отключать днем и с 19:00 до 22:00. Воды тоже кончилось. Осенью 1945 года потребление составляло 585 000 галлонов США (2 210 000 л) в день, но система водоснабжения могла обеспечить только 475 000 галлонов США (1 800 000 л). 19 декабря трубы, проложенные над землей для экономии времени в 1943 году, замерзли, полностью перекрыв поставки. Жителям приходилось забирать воду из 15 автоцистерн, которые перевозили 300 000 галлонов США (1 100 000 л) в день. [70] Поскольку название Лос-Аламоса было секретным, его называли «Зоной Y»; жителям он был известен как «Холм». [71] Поскольку они жили на федеральной земле, штат Нью-Мексико не позволял жителям Лос-Аламоса голосовать на выборах, хотя и требовал от них уплаты подоходного налога штата. [72] [73] Предстояла затяжная серия юридических и законодательных баталий, прежде чем жители Лос-Аламоса стали полноправными гражданами Нью-Мексико 10 июня 1949 года. [74] Свидетельства о рождении младенцев, родившихся в Лос-Аламосе во время Война указала их место рождения как почтовый ящик 1663 в Санта-Фе. Все письма и посылки приходили через этот адрес. [75]
Первоначально Лос-Аламос должен был стать военной лабораторией, в которой Оппенгеймер и другие исследователи были призваны в армию. Оппенгеймер зашел так далеко, что заказал себе форму подполковника, но два ключевых физика, Роберт Бахер и Исидор Раби , отказались от этой идеи. Затем Конант, Гроувс и Оппенгеймер пришли к компромиссу, согласно которому лабораторией управлял Калифорнийский университет. [76] Финансовая и закупочная деятельность находилась в ведении Калифорнийского университета в соответствии с письмом о намерениях от OSRD от 1 января 1943 года. Это было заменено официальным контрактом с округом Манхэттен от 20 апреля 1943 года, датированным задним числом 1 января. Финансовыми операциями руководил постоянный коммерческий директор Дж. Д. Манси. [77] Намерение заключалось в том, что она будет военизирована, когда придет время, наконец, собрать бомбу, но к этому времени Лос-Аламосская лаборатория разрослась настолько, что это считалось одновременно непрактичным и ненужным, [38] поскольку ожидаемые трудности, связанные с гражданских лиц, выполняющих опасные задания, не произошло. [77]
Полковник Джон М. Харман был первым командиром поста в Лос-Аламосе. Он присоединился к офису Санта-Фе в звании подполковника 19 января 1943 года и получил звание полковника 15 февраля. [78] Лос-Аламос официально стал военным учреждением 1 апреля 1943 года, и он переехал в Лос-Аламос 19 апреля. [78] [79] В мае 1943 года его сменил подполковник К. Уитни Эшбридж, выпускник школы ранчо Лос-Аламоса, [80] в мае 1943 года. В свою очередь, в октябре 1944 года Эшбриджа сменил подполковник Джеральд Р. Тайлер, [78] [81] Полковник Лайл Э. Симэн в ноябре 1945 года и полковник Херб К. Джи в сентябре 1946 года. [78] Командир поста подчинялся непосредственно Гроувсу и отвечал за поселок, государственную собственность и военный персонал. . [82]
.jpg/1280px-Los_Alamos_Main_Gate_(2).jpg)
На пост были закреплены четыре воинские части. Отряд МП, 4817-й служебный командный отряд, прибыл из Форт-Райли, штат Канзас , в апреле 1943 года. Его первоначальная численность составляла 7 офицеров и 196 рядовых; к декабрю 1946 года в нем насчитывалось 9 офицеров и 486 солдат, и он круглосуточно укомплектовывал 44 поста охраны. [83] Временный инженерный отряд (PED), 4817-й служебный командный отряд, был активирован в Кэмп-Клэйборн, штат Луизиана , 10 апреля 1943 года. Эти люди выполняли работу вокруг поста, например, работали на котельной, в автопарке и в столовой. залы. Они также поддерживали здания и дороги. Он достиг максимальной численности в 465 человек и был расформирован 1 июля 1946 года .
Отряд 1-го временного женского армейского вспомогательного корпуса (WAAC) был сформирован в Форт-Силл, Оклахома , 17 апреля 1943 года. Его первоначальная численность составляла всего один офицер и семь вспомогательных войск. WAAC стал Женским армейским корпусом (WAC) 24 августа 1943 года, а отряд стал частью 4817-го служебного командного подразделения в составе двух офицеров и 43 рядовых женщин. Они были приведены к присяге в армии Соединенных Штатов Эшбриджем. В августе 1945 года его пиковая численность составила около 260 женщин. WAC выполняли более широкий спектр работ, чем PED; некоторые были поварами, водителями и телефонистами, а другие работали библиотекарями, клерками и техническим персоналом больниц. Некоторые проводили узкоспециализированные научные исследования в Технической зоне. [84]
Особый инженерно-саперный отряд (СЭД) был сформирован в октябре 1943 года в составе 9812-й части технической службы. В его состав входили люди с техническими навыками или высшим образованием, и в основном они были набраны из несуществующей армейской программы специализированной подготовки . [84] Политика военного ведомства запрещала давать отсрочку от призыва мужчинам младше 22 лет, поэтому их направили в СЕПГ. [85] В августе 1945 года она достигла пиковой численности в 1823 человека. Сотрудники СЕПГ работали во всех помещениях Лос-Аламосской лаборатории. [84]
Будучи директором Лос-Аламосской лаборатории, Оппенгеймер больше не подчинялся Комптону, а подчинялся непосредственно Гровсу. [79] Он отвечал за технические и научные аспекты проекта Y. [82] Он собрал ядро своего штата из групп, которые работали на него над нейтронными расчетами. [86] В их число входили его секретарь Присцилла Грин , [87] Сербер и Макмиллан из его собственной группы, а также группы Эмилио Сегре и Джозефа Кеннеди из Калифорнийского университета, группа Дж. Х. Уильямса из Университета Миннесоты , Джо Группа Маккиббена из Университета Висконсина , группа Феликса Блоха из Стэнфордского университета и группа Маршалла Холлоуэя из Университета Пердью . Он также заручился услугами Ганса Бете и Роберта Бачера из радиационной лаборатории Массачусетского технологического института , Эдварда Теллера, Роберта Ф. Кристи , Дэрола К. Фромана , Элвина К. Грейвса и Джона Х. Мэнли и его группы из Металлургической лаборатории Манхэттенского проекта. и Роберт Р. Уилсон и его группа, в которую входил Ричард Фейнман , которые проводили исследования Манхэттенского проекта в Принстонском университете . Они привезли с собой много ценного научного оборудования. Группа Уилсона разобрала циклотрон в Гарвардском университете и отправила его в Лос-Аламос; Маккиббен привез из Висконсина два генератора Ван де Граафа ; а Мэнли привез ускоритель Кокрофта-Уолтона из Университета Иллинойса . [86]
Связь с внешним миром осуществлялась по одной линии Лесной службы до апреля 1943 года, [88] когда она была заменена пятью армейскими телефонными линиями. В марте 1945 года это число было увеличено до восьми. [89] Также имелось три телетайпа с кодирующими машинами. Первый был установлен в марте 1943 года, а еще два были добавлены в мае 1943 года. Один был удален в ноябре 1945 года. [89] В офисах были телефоны, но в частных домах их не было, поскольку армия считала это угрозой безопасности. В поселке было несколько телефонов-автоматов для экстренных случаев. Поскольку не было возможности предотвратить прослушивание линий, секретную информацию нельзя было обсуждать по телефонным линиям. Первоначально телефонные линии работали только в рабочее время, пока не прибыло достаточное количество WAC, чтобы круглосуточно укомплектовать коммутатор. [90]
.jpg/1280px-HD.4G.026_(10537567494).jpg)
Женщин в Лос-Аламосе поощряли работать из-за нехватки рабочей силы и опасений по поводу безопасности по поводу привлечения местных рабочих. К сентябрю 1943 года в Технической зоне работало около 60 жен учёных. В октябре 1944 года около 200 из 670 работников лабораторий, больниц и школ были женщинами. Большинство из них работали в администрации, но много женщин, таких как Лилли Хорниг , [91] Джейн Гамильтон Холл [ 92] и Пегги Титтертон работали учеными и техническими специалистами. [93] Шарлотта Сербер возглавляла группу А-5 (библиотека). [94] Большая группа женщин работала над численными расчетами в группе Т-5 (Вычисления). [91] Дороти МакКиббин руководила офисом в Санта-Фе, который открылся по адресу Ист-Пэлас-авеню, 109 27 марта 1943 года. [95] Новым сотрудникам секретного объекта в Лос-Аламосе не были заранее даны какие-либо указания относительно места расположения или учетные данные службы безопасности. Им было приказано явиться в офис Санта-Фе, где Маккиббин снабжал их такими вещами и тем самым стал привратником Лос-Аламоса. [96]
У Лос-Аламосской лаборатории был совет директоров, в который входили Оппенгеймер, Бахер, Бете, Кеннеди, Д. Л. Хьюз (директор по персоналу), Д. П. Митчелл (директор по закупкам) и Дик Парсонс. Позже были добавлены Макмиллан, Джордж Кистяковски и Кеннет Бейнбридж . [97] Лаборатория была разделена на пять отделов: административный (A), теоретический (T) под руководством Бете, экспериментальной физики (P) под руководством Бачера, химии и металлургии (CM) под руководством Кеннеди и артиллерийского и инженерного дела (E) под руководством Парсонса. [98] [99] Все дивизии расширились в течение 1943 и 1944 годов, но дивизия Т, несмотря на утроение размера, оставалась самой маленькой, а дивизия Е стала самой крупной. Допуск к секретной информации был проблемой. Ученым (в том числе, в первую очередь, Оппенгеймеру) пришлось предоставить доступ в Техническую зону без надлежащего разрешения. В интересах эффективности Гроувс одобрил сокращенный процесс, согласно которому Оппенгеймер ручался за старших ученых, а трех других сотрудников было достаточно, чтобы ручаться за младшего ученого или техника. [100]
Лаборатория Лос-Аламоса была усилена британской миссией под руководством Джеймса Чедвика. Первыми прибыли Отто Фриш и Эрнест Титтертон ; Среди более поздних гостей были Нильс Бор и его сын Оге Бор , а также сэр Джеффри Тейлор , эксперт по гидродинамике, который внес большой вклад в понимание неустойчивости Рэлея-Тейлора . [101] Эта нестабильность на границе раздела двух жидкостей разной плотности возникает, когда более легкая жидкость выталкивает более тяжелую, [102] и имела жизненно важное значение для интерпретации экспериментов со взрывчатыми веществами, предсказания эффектов взрыва, проектирования нейтронных инициаторы , и конструкция самой атомной бомбы. Чедвик оставался всего на несколько месяцев; его сменил на посту главы британской миссии Рудольф Пайерлс. Первоначальная идея, которую поддержал Гроувс, заключалась в том, что британские ученые будут работать как группа под руководством Чедвика, который передаст им работу. Вскоре от этого отказались в пользу полной интеграции Британской миссии в лабораторию. Они работали в большинстве его подразделений, исключая лишь плутониевую химию и металлургию. [103] [101] С принятием Закона об атомной энергии 1946 года , известного как Закон Макмахона, все британские государственные служащие были вынуждены уйти. Все уехали к концу 1946 года, за исключением Титтертона, который получил особое разрешение и оставался там до 12 апреля 1947 года. С его отъездом британская миссия закончилась. [104] [105]
В 1943 году усилия по разработке были направлены на создание оружия деления пушечного типа, использующего плутоний, под названием «Тонкий человек» . [106] [107] Названия для всех трех проектов атомной бомбы — «Толстяк », «Тонкий человек» и «Маленький мальчик» — были выбраны Сербером на основе их формы. «Тонкий человек» был длинным устройством, а его название произошло от детективного романа Дэшила Хэммета и одноименной серии фильмов . Толстяк был круглым и толстым и был назван в честь персонажа Сидни Гринстрита «Каспера Гутмана» в «Мальтийском соколе» . Маленький мальчик был последним и был назван в честь персонажа Элишы Кука-младшего в том же фильме, о котором упоминал Хамфри Богарт . [108]
На серии конференций в апреле и мае 1943 года был разработан план лаборатории на оставшуюся часть года. Оппенгеймер оценил критическую массу устройства из урана-235 с помощью формулы, основанной на теории диффузии , полученной в Беркли Стэном Франкелем и Э.К. Нельсоном. Это дало оценку устройства из урана-235 с идеальным тампером в 25 кг; но это было лишь приближение. Он был основан на упрощающих предположениях, в частности, что все нейтроны имели одинаковую скорость, что все столкновения были упругими , что они рассеивались изотропно и что средняя длина свободного пробега нейтронов в ядре и тампере была одинаковой. Подразделение Т Бете, особенно группа Сербера Т-2 (теория диффузии) и группа Т-4 Фейнмана (проблемы диффузии), потратят следующие несколько месяцев на работу над улучшенными моделями. [109] [110] Бете и Фейнман также разработали формулу эффективности реакции. [111]
Никакая формула не может быть более точной, чем заложенные в нее значения; значения сечений были сомнительными и для плутония еще не были определены. Измерение этих значений было бы приоритетом, но в лаборатории располагался всего 1 грамм урана-235 и всего несколько микрограммов плутония. [109] Эта задача выпала на долю П-подразделения Бачера. Группа Williams P-2 (электростатический генератор) провела первый эксперимент в июле 1943 года, когда она использовала больший из двух генераторов Ван де Граафа для измерения отношения нейтронов на деление плутония по сравнению с таковым у урана-235. [112] Это включало некоторые переговоры с Металлургической лабораторией о получении 165 мкг плутония, который был получен в Лос-Аламосе 10 июля 1943 года. Бахер смог сообщить, что число нейтронов на деление плутония-239 составляло 2,64 ± 0,2, примерно в 1,2 раза больше, чем урана-235. [113] Титтертон и Бойс МакДэниел из группы Вильсона P-1 (Циклотрон) попытались измерить время, необходимое для испускания мгновенных нейтронов из ядра урана-235 при его делении. [114] Они подсчитали, что большинство из них излучалось менее чем за 1 наносекунду . Последующие эксперименты показали, что деление также заняло менее наносекунды. Подтверждение утверждения теоретиков о том, что число нейтронов, испускаемых при делении, одинаково как для быстрых, так и для медленных нейтронов , заняло больше времени и не было завершено до осени 1944 г. [112]
Джон фон Нейман посетил лабораторию Лос-Аламоса в сентябре 1943 года и принял участие в обсуждении ущерба, который может нанести атомная бомба. Он объяснил, что, хотя ущерб, нанесенный небольшим взрывом, пропорционален импульсу ( среднее давление взрыва, умноженное на его продолжительность), ущерб от больших взрывов, таких как атомная бомба, будет определяться пиковым давлением, которое зависит от кубический корень из его энергии. Затем Бете подсчитал, что взрыв мощностью 10 килотонн в тротиловом эквиваленте (42 ТДж) приведет к избыточному давлению в 0,1 стандартной атмосферы (10 кПа) на расстоянии 3,5 км (2,2 мили) и, следовательно, приведет к серьезным повреждениям в этом радиусе. Фон Нейман также предположил, что, поскольку давление увеличивается, когда ударные волны отскакивают от твердых объектов, ущерб может быть увеличен, если бомба будет взорвана на высоте, сопоставимой с радиусом поражения, примерно от 1 до 2 километров (от 3300 до 6600 футов). [111] [115]
Парсонс был назначен главой артиллерийского и инженерного отдела в июне 1943 года по рекомендации Буша и Конанта. [116] Для укомплектования подразделения Толман, который выступал в качестве координатора усилий по разработке оружия, пригласил Джона Стрейба, Чарльза Критчфилда и Сета Неддермейера из Национального бюро стандартов . [117] Первоначально дивизия была разделена на пять групп, первоначальными лидерами групп были Макмиллан из группы E-1 (испытательный полигон), Кеннет Бейнбридж из группы E-2 (приборы), Роберт Броуд из группы E-3 (предохранители). Разработка), Кричфилд из группы E-4 (снаряд, мишень и источник) и Неддермейер из группы E-5 (имплозия). Осенью 1943 года были добавлены еще две группы: группа E-7 (доставка) под командованием Нормана Рэмси и группа E-8 (внутренняя баллистика) под руководством Джозефа О. Хиршфельдера . [116]
На Анкор-Ранч был создан испытательный полигон. Пушка должна была быть необычной, и ее пришлось проектировать при отсутствии важных данных о критической массе. Критерии проектирования заключались в том, что начальная скорость орудия должна была составлять 3000 футов в секунду (910 м/с); что трубка будет весить всего 1 короткую тонну (0,91 т) вместо обычных 5 коротких тонн (4,5 т) для трубки с такой энергией; что, как следствие, он будет изготовлен из легированной стали; что максимальное давление в казенной части должно составлять 75 000 фунтов на квадратный дюйм (520 000 кПа ); и что у него должно быть три независимых праймера . Поскольку из него нужно было выстрелить только один раз, ствол можно было сделать легче, чем у обычного ружья. [118] Для него также не требовались нарезные механизмы или противооткатные механизмы. Кривые давления были рассчитаны под руководством Хиршфельдера в Геофизической лаборатории до его прихода в Лос-Аламосскую лабораторию. [119]
Пока они ждали изготовления орудий на Военно-морском оружейном заводе , испытывались различные виды топлива. Хиршфельдер отправил Джона Л. Маги на экспериментальную шахту Горного управления в Брюстоне , штат Пенсильвания, для испытания топлива и системы зажигания. [120] Испытательные стрельбы проводились на ранчо Анкор из 3-дюймовой (76 мм) пушки 50 калибра . Это позволило провести тонкую настройку испытательного оборудования. Первые две трубки прибыли в Лос-Аламос 10 марта 1944 года, и на Якорном ранчо начались испытательные стрельбы под руководством Томаса Х. Олмстеда, имевшего опыт такой работы на военно-морском полигоне в Дальгрене, штат Вирджиния . Праймеры были протестированы и обнаружили, что они работают при давлении до 80 000 фунтов на квадратный дюйм (550 000 кПа). Группа Броде исследовала системы взрывателей, проверяя радиолокационные высотомеры , неконтактные взрыватели и взрыватели барометрического высотомера . [121]
Испытания проводились с радиовысотомером с частотной модуляцией , известным как AYD, и импульсным высотомером, известным как 718. Модификации AYD были произведены корпорацией Norden Laboratories по контракту OSRD. Когда связались с производителем 718, RCA , выяснилось, что в производство только что поступил новый хвостовой радар предупреждения AN/APS-13 , позже получивший прозвище « Арчи» , который можно было адаптировать для использования в качестве радиовысотомера. Третья изготовленная машина была доставлена в Лос-Аламос в апреле 1944 года. В мае она прошла испытания пикированием АТ-11 . За этим последовали полномасштабные испытания на падение в июне и июле. Они были очень успешными, тогда как AYD продолжал страдать от проблем. Поэтому «Арчи» был принят на вооружение, хотя нехватка единиц в августе 1944 года не позволила провести полномасштабные разрушительные испытания. [121] Испытания серебристого самолета Boeing B-29 Superfortress с бомбой в форме «Тонкого человека» проводились на армейском аэродроме Мюрок в марте и июне 1944 года. [122]
На заседании Исполнительного комитета S-1 14 ноября 1942 года Чедвик выразил опасение, что альфа- частицы, испускаемые плутонием, могут произвести нейтроны в легких элементах, присутствующих в виде примесей, что, в свою очередь, вызовет деление плутония и вызовет преддетонацию . , цепная реакция до того, как ядро было полностью собрано. Это обсуждалось Оппенгеймером и Сиборгом месяцем ранее, и последний подсчитал, что количество излучателей нейтронов, таких как бор , необходимо ограничить до одной стомиллиардной. Были некоторые сомнения относительно того, можно ли разработать химический процесс, который мог бы обеспечить такой уровень чистоты, и Чедвик довел этот вопрос до сведения Исполнительного комитета S-1 для дальнейшего рассмотрения. Однако четыре дня спустя Лоуренс, Оппенгеймер, Комптон и Макмиллан сообщили Конанту, что они уверены, что строгие требования чистоты могут быть выполнены. [123]
Лишь микроскопические количества плутония были доступны до тех пор, пока графитовый реактор Х-10 на инженерном заводе Клинтона не был запущен 4 ноября 1943 года, [124] [125] но уже были некоторые тревожные признаки. Когда в Металлургической лаборатории производился фторид плутония , он был иногда светлого цвета, а иногда темного, хотя химический процесс был один и тот же. Когда в ноябре 1943 года им удалось восстановить его до металлического плутония, плотность была измерена на уровне 15 г/см 3 , а измерения с использованием методов рассеяния рентгеновских лучей показали плотность 13 г/см 3 . Это было плохо; предполагалось, что его плотность такая же, как у урана, около 19 г/см 3 . Если бы эти цифры были верны, для создания бомбы потребовалось бы гораздо больше плутония. Кеннеди не нравилась амбициозная манера Сиборга и его стремление привлечь к себе внимание, и вместе с Артуром Уолем он разработал процедуру очистки плутония, независимую от группы Сиборга. Когда в феврале они получили образец, эта процедура была опробована. В том же месяце Металлургическая лаборатория объявила, что установила существование двух разных фторидов: светлого тетрафторида плутония (PuF 4 ) и темного трифторида плутония (PuF 3 ). Вскоре химики научились производить их выборочно, и оказалось, что первые легче превратить в металл. Измерения в марте 1944 года показали плотность от 19 до 20 г/см 3 . [126]
Группа Эрика Джетта CM-8 (Металлургия плутония) начала экспериментировать с металлическим плутонием после того, как в Лос-Аламосской лаборатории в марте 1944 года были получены граммовые количества. Нагревая его, металлурги обнаружили пять температур между 137 и 580 ° C (279 и 1076 ° F). ), при котором он внезапно начал поглощать тепло, не повышая температуру. Это было убедительным указанием на наличие множества аллотропов плутония ; но изначально считалось слишком странным, чтобы быть правдой. Дальнейшие испытания подтвердили изменение состояния примерно на 135 ° C (275 ° F); он перешел в δ-фазу с плотностью 16 г/см 3 . Сиборг утверждал, что плутоний имеет температуру плавления от 950 до 1000 °C (от 1740 до 1830 °F), примерно такую же, как у урана, но металлурги Лос-Аламосской лаборатории вскоре обнаружили, что он плавится при температуре около 635 °C (1175 °F). Ф). Затем химики обратились к методам удаления примесей легких элементов из плутония; но 14 июля 1944 года Оппенгеймер сообщил Кеннеди, что в этом больше нет необходимости. [127]
Идея спонтанного деления была выдвинута Нильсом Бором и Джоном Арчибальдом Уилером в их трактовке механизма ядерного деления в 1939 году. [129] Первую попытку обнаружить спонтанное деление урана предпринял Уиллард Либби , но обнаружить его ему не удалось. [130] Это наблюдалось в Великобритании Фришем и Титтертоном и независимо в Советском Союзе Георгием Флёровым и Константином Петржаком в 1940 году; последним обычно приписывают это открытие. [131] [132] Комптон также слышал от французского физика Пьера Оже , что Фредерик Жолио-Кюри обнаружил то, что могло быть спонтанным делением полония . Если это правда, это может исключить использование полония в нейтронных инициаторах; если это верно для плутония, это может означать, что конструкция пушечного типа не будет работать. В лаборатории Лос-Аламоса пришли к единому мнению, что это неправда и что результаты Жолио-Кюри были искажены примесями. [133]
В Лос-Аламосской лаборатории группа Эмилио Сегре P-5 (радиоактивность) приступила к измерению его в уране-234 , -235 и -238, плутонии, полонии, протактинии и тории . [134] Их не слишком беспокоил сам плутоний; их главной заботой был поднятый Чедвиком вопрос о взаимодействии с примесями легких элементов. Сегре и его группа молодых физиков поставили свой эксперимент в старой бревенчатой хижине Лесной службы в каньоне Пахарито, примерно в 14 милях (23 км) от технической зоны, чтобы минимизировать радиационный фон, исходящий от других исследований в Лос-Аламосской лаборатории. [135]
К августу 1943 года у них были хорошие значения для всех проверенных элементов, за исключением плутония, который они не смогли измерить достаточно точно, потому что единственным образцом, который у них был, было пять образцов по 20 мкг, созданных 60-дюймовым циклотроном в Беркли. [136] Они заметили, что измерения, проведенные в Лос-Аламосе, были больше, чем измерения, сделанные в Беркли, что они объяснили космическими лучами , которых больше в Лос-Аламосе, который находится на высоте 7300 футов (2200 м) над уровнем моря. [137] Хотя их измерения показали скорость спонтанного деления 40 делений на грамм в час, что было высоким, но приемлемым, предел погрешности был неприемлемо большим. В апреле 1944 года они получили образец графитового реактора Х-10. Вскоре испытания показали 180 делений на грамм в час, что было неприемлемо много. Бачеру пришлось сообщить об этом Комптону, который был явно потрясен. [138] Подозрение пало на плутоний-240 , изотоп, который еще не был открыт, но существование которого подозревалось, поскольку он просто создавался ядром плутония-239, поглощающим нейтрон. Чего не подозревали, так это высокой скорости спонтанного деления. Группа Сегре измерила его на уровне 1,6 миллиона делений на грамм в час по сравнению со всего лишь 40 делениями на грамм в час для плутония-239. [139] Это означало, что полученный в реакторе плутоний был непригоден для использования в оружии пушечного типа. Плутоний-240 слишком быстро запустит цепную реакцию, вызвав преддетонацию, которая высвободит достаточно энергии, чтобы рассеять критическую массу до того, как вступит в реакцию достаточное количество плутония. Было предложено более быстрое орудие, но оно оказалось непрактичным. Также появилась возможность разделения изотопов, поскольку плутоний-240 отделить от плутония-239 еще труднее, чем уран-235 от урана-238. [140]
Работа над альтернативным методом конструкции бомбы, известным как имплозия, была начата группой Неддермейера E-5 (Имплозия). Сербер и Толман рассматривали имплозию во время конференций в апреле 1943 года как средство объединения частей расщепляющегося материала в критическую массу. Неддермейер пошел другим путем, пытаясь превратить полый цилиндр в твердый стержень. [141] Идея заключалась в том, чтобы использовать взрывчатку для измельчения докритического количества делящегося материала в меньшую и более плотную форму. Когда делящиеся атомы упакованы ближе друг к другу, скорость захвата нейтронов увеличивается, и они образуют критическую массу. Металлу нужно пройти лишь очень короткое расстояние, поэтому критическая масса собирается за гораздо меньшее время, чем при использовании пистолетного метода. [142] В то время идея использования взрывчатых веществ таким образом была совершенно новой. Для облегчения работы на Анкор-Ранч был создан небольшой завод по отливке взрывчатых форм. [141]
На протяжении 1943 года имплозия считалась резервным проектом на случай, если пушечный тип по какой-либо причине окажется непрактичным. [143] Физики-теоретики, такие как Бете, Оппенгеймер и Теллер, были заинтригованы идеей конструкции атомной бомбы, которая позволяла бы более эффективно использовать расщепляющийся материал и позволяла использовать материал более низкой чистоты. Это были преимущества, которые особенно привлекали Гровса. Но хотя исследования имплозии, проведенные Неддермейером в 1943 и начале 1944 годов, показали многообещающие результаты, было ясно, что проблема будет гораздо более сложной с теоретической и инженерной точки зрения, чем конструкция пушки. В июле 1943 года Оппенгеймер написал Джону фон Нейману, прося его о помощи и предлагая ему посетить Лос-Аламос, где он мог бы «получить лучшее представление об этом проекте Бака Роджерса ». [144]
В то время фон Нейман работал в Управлении вооружения ВМФ , Принстонском университете, на армейском Абердинском полигоне и в NDRC. Оппенгеймер, Гроувс и Парсонс обратились к Толману и контр-адмиралу Уильяму Р. Пурнеллу с просьбой освободить фон Неймана. Он посетил Лос-Аламос с 20 сентября по 4 октября 1943 года. Опираясь на свои недавние работы с взрывными волнами и кумулятивными зарядами , используемыми в бронебойных снарядах, он предложил использовать фугасный кумулятивный заряд для взрыва сферического сердечника. На заседании Совета управляющих 23 сентября было решено предложить Джорджу Кистяковскому, известному эксперту по взрывчатым веществам, работавшему в то время в OSRD, присоединиться к Лос-Аламосской лаборатории. [145] Несмотря на неохоту, он сделал это в ноябре. 16 февраля 1944 года он стал штатным сотрудником, став заместителем Парсонса по вопросам имплозии; Макмиллан стал его заместителем по артиллерийскому типу. Максимальный размер бомбы в это время определялся исходя из размера бомбового отсека B-29 размером 5 на 12 футов (1,5 на 3,7 м). [146]
К июлю 1944 года Оппенгеймер пришел к выводу, что плутоний нельзя использовать в конструкции пушки. 18 июля он писал Гровсу, что «в настоящее время метод, которому следует отдать первоочередное внимание, — это метод имплозии». [147] Ускоренные работы над имплозионной конструкцией под кодовым названием « Толстяк» начались в августе 1944 года, когда Оппенгеймер осуществил радикальную реорганизацию лаборатории в Лос-Аламосе, чтобы сосредоточиться на имплозии. [148] В Лос-Аламосе были созданы две новые группы для разработки имплозивного оружия: отдел X (по взрывчатым веществам) под руководством Кистяковского и отдел G (по гаджетам) под руководством Роберта Бахера. [149] [150] Хотя Теллер был главой группы Т-1 (Имплозия и Супер), Бете считал, что Теллер тратил слишком много времени на Супер, которому Бете и Оппенгеймер придавали низкий приоритет. В июне 1944 года Оппенгеймер создал специальную супергруппу под руководством Теллера, который был назначен непосредственно ответственным перед Оппенгеймером, а Пайерлс стал главой группы Т-1 (Имплозия). [151] [152] В сентябре группа Теллера стала группой F-1 (Супер и общая теория), частью нового подразделения F (Ферми) Энрико Ферми. [153]
В новой конструкции, которую разработали фон Нейман и Т-дивизия, в первую очередь Рудольф Пайерлс, использовались взрывные линзы , чтобы сфокусировать взрыв на сферической форме, используя комбинацию как медленных, так и быстрых взрывчатых веществ. [154] Визит сэра Джеффри Тейлора в мае 1944 года поднял вопросы о стабильности интерфейса между активной зоной и тампером из обедненного урана . В результате дизайн сделали более консервативным. Окончательным выражением этого стало принятие предложения Кристи о том, чтобы ядро было твердым, а не полым. [155] Разработка линз, которые детонировали с правильной формой и скоростью, оказалась медленной, сложной и разочаровывающей. [154] Были испытаны различные взрывчатые вещества, прежде чем остановиться на составе B как быстром взрывчатом веществе и баратоле как медленном взрывчатом веществе. [156] Окончательная конструкция напоминала футбольный мяч с 20 шестиугольными и 12 пятиугольными линзами, каждая из которых весила около 80 фунтов (36 кг). Для правильной детонации требовались быстрые, надежные и безопасные электродетонаторы , которых для надежности было по два на каждую линзу. [157] [158] Поэтому было решено использовать детонаторы с взрывающейся проволокой , новое изобретение, разработанное в Лос-Аламосе группой под руководством Луиса Альвареса . Контракт на их производство получила компания Raytheon . [159]
Чтобы изучить поведение сходящихся ударных волн , Роберт Сербер разработал эксперимент RaLa , в котором использовался короткоживущий радиоизотоп лантан-140 , мощный источник гамма-излучения . Источник гамма-излучения был помещен в центр металлической сферы, окруженной взрывными линзами, которые, в свою очередь, находились внутри ионизационной камеры . Это позволило сделать рентгеновский снимок взрыва. Линзы были разработаны в первую очередь с использованием этой серии тестов. [160] В своей истории проекта Лос-Аламос Дэвид Хокинс писал: «RaLa стал самым важным экспериментом, повлиявшим на окончательную конструкцию бомбы». [161]
Внутри взрывчатки находился алюминиевый толкатель толщиной 4,5 дюйма (110 мм), который обеспечивал плавный переход от взрывчатого вещества относительно низкой плотности к следующему слою - тампону из природного урана толщиной 3 дюйма (76 мм). Его основная задача заключалась в том, чтобы удерживать критическую массу вместе как можно дольше, но он также должен был отражать нейтроны обратно в ядро. Какая-то его часть тоже может расщепиться. Для предотвращения преддетонации внешним нейтроном тампер был покрыт тонким слоем бора. [157]
.jpg/1280px-HD.4G.053_(10540204545).jpg)
Полоний-бериллиевый модулированный нейтронный инициатор , известный как «еж», поскольку его форма напоминала внутреннюю оболочку морского ежа , [162] был разработан для запуска цепной реакции точно в нужный момент. [163] Эта работа по химии и металлургии радиоактивного полония проводилась под руководством Чарльза Аллена Томаса из компании «Монсанто» и стала известна как Дейтонский проект . [164] Для проведения испытаний требовалось до 500 кюри полония в месяц, который «Монсанто» смогла доставить. [165] Вся сборка была заключена в дюралевой бомбовый кожух для защиты от пуль и зенитных орудий. [157]
Конечная задача металлургов заключалась в том, чтобы определить, как превратить плутоний в сферу. Хрупкая α-фаза, существующая при комнатной температуре, при более высоких температурах превращается в пластичную β-фазу. Затем внимание переключилось на еще более податливую фазу δ, которая обычно существует в диапазоне от 300 до 450 ° C (от 572 до 842 ° F). Было обнаружено, что он стабилен при комнатной температуре при легировании алюминием, но алюминий испускает нейтроны при бомбардировке альфа-частицами , что усугубляет проблему преждевременного возгорания. Затем металлурги наткнулись на сплав плутония и галлия , который стабилизировал δ-фазу и мог быть подвергнут горячему прессованию с получением желаемой сферической формы. Поскольку было обнаружено, что плутоний легко корродирует, сферу покрыли никелем. [166]
Работа оказалась опасной. К концу войны половину опытных химиков и металлургов пришлось отстранить от работы с плутонием, когда в их моче появились недопустимо высокие уровни этого элемента. [167] Незначительный пожар в Лос-Аламосе в январе 1945 года привел к опасениям, что пожар в плутониевой лаборатории может заразить весь город, и Гроувс санкционировал строительство нового предприятия по химии и металлургии плутония, которое стало известно как DP. -сайт. [168] Полусферы для первой плутониевой ямы (или активной зоны) были изготовлены и доставлены 2 июля 1945 года. Еще три полусферы последовали 23 июля и были доставлены через три дня. [169]
После реорганизации Оппенгеймером Лос-Аламосской лаборатории в июле 1944 года работа над урановым пушечным оружием была сосредоточена в группе О-1 (Пушка) Фрэнсиса Берча . [170] [171] Эта концепция преследовалась таким образом, чтобы в случае неудачи в разработке имплозивной бомбы можно было бы использовать, по крайней мере, обогащенный уран. [172] Отныне пистолет-пулемет должен был работать только с обогащенным ураном, и это позволило значительно упростить конструкцию «Тонкого человека». Высокоскоростная пушка больше не требовалась, и ее можно было заменить более простым оружием, достаточно коротким, чтобы поместиться в бомбовый отсек B-29. Новый дизайн получил название Little Boy . [173]
После неоднократных задержек первая партия слабообогащенного урана (от 13 до 15 процентов урана-235) прибыла из Ок-Риджа в марте 1944 года. Поставки высокообогащенного урана начались в июне 1944 года. Эксперименты по критичности и водяной котел имели приоритет, поэтому металлурги не получил ни одного до августа 1944 года. [174] [175] Тем временем Подразделение CM экспериментировало с гидридом урана . [176] Подразделение Т рассматривало его как перспективный активный материал. Идея заключалась в том, что способность водорода как замедлителя нейтронов компенсирует потерю эффективности, но, как позже вспоминал Бете, его эффективность была «незначительна или меньше, как сказал бы Фейнман», и к августу 1944 года от этой идеи отказались . 177]
Проект Эймса Фрэнка Спеддинга разработал процесс Эймса , метод производства металлического урана в промышленных масштабах, но Сирил Стэнли Смит , [178] заместитель руководителя подразделения CM, отвечающий за металлургию, [179] был обеспокоен использованием его с высокообогащенный уран из-за опасности образования критической массы. Высокообогащенный уран также был гораздо более ценным, чем природный уран, и он хотел избежать потери даже миллиграмма. Он нанял Ричарда Д. Бейкера, химика, который работал со Спеддингом, и вместе они адаптировали процесс Эймса для использования в лаборатории Лос-Аламоса. [178] В феврале Бейкер и его группа произвели двадцать 360-граммовых сокращений и двадцать семь 500-граммовых сокращений высокообогащенного тетрафторида урана . [180]
Выпускалось два типа конструкции пушки: Тип А — из высоколегированной стали, а Тип Б — из более обычной стали. Тип B был выбран для производства, поскольку он был легче. Капсюли и топливо были такими же, как те, которые были выбраны ранее для Тонкого Человека. [181] Масштабные испытательные стрельбы полым снарядом и вставкой-мишенью проводились из 3-дюймовой пушки 50 калибра и 20-мм (0,79 дюйма) пушки Hispano . Начиная с декабря, испытательные стрельбы прошли в полном объеме. Удивительно, но первый созданный тестовый пример оказался лучшим из когда-либо созданных. Он использовался в четырех испытательных стрельбах на ранчо Анкор и, в конечном итоге, в «Маленьком мальчике», использованном при бомбардировке Хиросимы . Техническое задание на проектирование было завершено в феврале 1945 года, и были заключены контракты на изготовление компонентов. Были использованы три разных завода, чтобы ни у кого не было копии полной конструкции. Пушка и затвор были изготовлены на заводе военно-морских орудий в Вашингтоне, округ Колумбия; мишень, гильза и некоторые другие компоненты были произведены на Военно-морском артиллерийском заводе в Сентер-Лайн, штат Мичиган ; а также хвостовой обтекатель и монтажные кронштейны от компании Expert Tool and Die Company в Детройте, штат Мичиган . [182] [181]
Четкий график Бёрча был нарушен в декабре Гровсом, который приказал Оппенгеймеру отдать приоритет пушечному типу над имплозией, чтобы оружие было готово к 1 июля 1945 года. [183] Бомба, за исключением урановой полезной нагрузки, была готова. в начале мая 1945 года. [184] Снаряд из урана-235 был сбит 15 июня, а мишень — 24 июля. [185] Мишень и предварительные сборки бомбы (частично собранные бомбы без делящихся компонентов) покинули военно-морскую верфь Хантерс-Пойнт , Калифорния, 16 июля на борту крейсера USS Indianapolis , прибывшего 26 июля. [186] Вставка мишени, за которой последовал воздух 30 июля. [185]
Хотя все его компоненты были испытаны в испытаниях по мишеням и сбрасыванию, [185] до Хиросимы не проводилось полных испытаний ядерного оружия пушечного типа. Было несколько причин не тестировать устройства типа Little Boy. Прежде всего, не хватало урана-235. [187] Кроме того, конструкция оружия была достаточно простой, поэтому было сочтено необходимым провести только лабораторные испытания сборки пистолетного типа. В отличие от имплозионной конструкции, которая требовала сложной координации кумулятивных зарядов взрывчатого вещества, считалось, что конструкция пушечного типа почти наверняка сработает. [188] В Вендовере было проведено тридцать два испытания на падение , и только один раз бомба не сработала. В последнюю минуту была внесена модификация, позволяющая загружать в бомбоотсек пороховые мешки с порохом, из которого стреляла пушка. [181]
Опасность случайного взрыва вызывала беспокойство по поводу безопасности. В Little Boy были предусмотрены базовые механизмы безопасности, но случайный взрыв все равно мог произойти. Были проведены испытания, чтобы выяснить, может ли авария привести к попаданию полой «пули» в «целевой» цилиндр, что приведет к массивному выбросу радиации или, возможно, к ядерному взрыву. Они показали, что для этого требуется воздействие, в 500 раз превышающее силу тяжести, что делает его маловероятным. [189] По-прежнему существовали опасения, что авария и пожар могут привести к взрыву взрывчатки. [190] При погружении в воду половинки урана подвергались эффекту замедлителя нейтронов . Хотя это не привело бы к взрыву, оно могло бы привести к обширному радиоактивному загрязнению . По этой причине пилотам рекомендовали падать на суше, а не на море. [189]
Водяной котел представлял собой водный гомогенный реактор , тип ядерного реактора, в котором ядерное топливо в виде растворимого сульфата урана растворено в воде. [191] [192] Вместо нитрата урана был выбран сульфат урана , поскольку сечение захвата нейтронов у серы меньше, чем у азота. [193] Проект был предложен Бахером в апреле 1943 года как часть продолжающейся программы измерения критических масс в системах с цепной реакцией. Он рассматривал это также как средство тестирования различных материалов в системах критической массы. Подразделение Т было против проекта, который рассматривался как отвлечение от исследований, связанных с формой цепных реакций, обнаруженных в атомной бомбе, но Бахер взял верх в этом вопросе. [194] В 1943 году расчеты, связанные с водяным котлом, действительно отняли непомерно много времени у Т-подразделения. [192] Теория реактора, разработанная Ферми, не применима к водяному котлу. [195]
О строительстве реакторов в 1943 году было мало что известно. В отделе Р Бахера была создана группа Р-7 (водяных котлов) под руководством Дональда Керста , [196] в которую входили Чарльз П. Бейкер, Герхарт Фридлендер , Линдсей Гельмгольц. , Маршалл Холлоуэй и Рамер Шрайбер . Роберт Ф. Кристи из группы Т-1 оказал поддержку теоретическими расчетами, в частности, расчетом критической массы. Он подсчитал, что 600 граммов урана-235 образуют критическую массу в тампере бесконечного размера. Первоначально планировалось использовать водяной котел мощностью 10 кВт, но Ферми и Сэмюэл К. Эллисон посетили его в сентябре 1943 года и рассмотрели предложенную конструкцию. Они указали на опасность разложения соли урана и рекомендовали более мощную защиту. Отмечалось также, что будут образовываться радиоактивные продукты деления , которые придется удалять химическим путем. В результате было решено, что водогрейный котел будет работать только на мощности 1 кВт до тех пор, пока не будет накоплен дополнительный опыт эксплуатации, а функции, необходимые для работы на высокой мощности, на время были отложены. [194]
Кристи также рассчитала площадь, которая окажется загрязненной в случае случайного взрыва. Место в каньоне Лос-Аламос было выбрано на безопасном расстоянии от поселка и ниже по течению от источника водоснабжения. Известный как «Омега», он был одобрен Советом управляющих 19 августа 1943 года. Построить водогрейный котел было непросто. Две половины сферы из нержавеющей стали диаметром 12,0625 дюйма (306,39 мм), которая представляла собой котел, пришлось сваривать дуговой сваркой , поскольку соль урана могла разъедать припой . Группа CM-7 (Разная металлургия) производила бериллиевые кирпичи для тампонирования водяного котла в декабре 1943 и январе 1944 года. Их подвергали горячему прессованию в графите при 1000 ° C (1830 ° F) и давлении 100 фунтов на квадратный дюйм (690 кПа) для От 5 до 20 минут. Было изготовлено около 53 кирпичей, форма которых соответствовала размеру котла. Здание на объекте «Омега» было готово, пусть и незавершенным, к 1 февраля 1944 года, а водогрейный котел был полностью собран к 1 апреля. К маю прибыло достаточное количество обогащенного урана для его запуска, и 9 мая 1944 года он достиг критического уровня . в Металлургической лаборатории и графитовом реакторе Х-10 на Инженерном заводе Клинтона. [191] Улучшенные измерения поперечного сечения позволили Кристи уточнить оценку критичности до 575 граммов. На самом деле потребовалось всего 565 граммов. Точность его предсказания удивила Кристи больше, чем кого-либо. [194]
В сентябре 1944 года группа P-7 (водяные котлы) стала группой F-2 (водяные котлы) в составе дивизии F Ферми. [198] По завершении запланированной серии экспериментов в июне 1944 года было решено перестроить его в более мощный реактор. Первоначальная цель мощности 10 кВт была отвергнута в пользу мощности 5 кВт, что позволило бы упростить требования к охлаждению. Было подсчитано, что поток нейтронов составит 5 х 10 10 нейтронов на квадратный сантиметр в секунду. Было установлено водяное охлаждение, а также дополнительные тяги управления. На этот раз вместо сульфата урана использовался нитрат урана, поскольку первый легче обеззараживать. Тампон из бериллиевых кирпичей был окружен графитовыми блоками, поскольку бериллий было трудно добыть, и чтобы избежать реакции (γ, n) в бериллии, [199] при которой гамма-лучи производятся нейтронами, генерируемыми реактором: [200]
Реактор заработал в декабре 1944 года. [199]
С самого начала исследованием Super руководил Теллер, который был его самым ярым сторонником. Хотя эта работа всегда считалась второстепенной по отношению к цели разработки бомбы деления, перспективы создания более мощных бомб было достаточно для ее продолжения. Летняя конференция в Беркли убедила Теллера в том, что Super технологически осуществим. Важный вклад внес Эмиль Конопински , который предположил, что дейтерий легче воспламеняется, если его смешать с тритием. Бете отметил, что реакция тритий-дейтерий (ТД) выделяет в пять раз больше энергии, чем реакция дейтерий-дейтерий (ДД). Это не было немедленно реализовано, поскольку тритий было трудно получить, и были надежды, что дейтерий можно легко воспламенить бомбой деления, но сечения TD и DD были измерены группой Мэнли в Чикаго и группой Холлоуэя в Пердью. [201]
К сентябрю 1943 года значения DD и TD были пересмотрены в сторону увеличения, что породило надежды на то, что реакция термоядерного синтеза может начаться при более низких температурах. Теллер был достаточно оптимистичен в отношении «Супер» и достаточно обеспокоен сообщениями о том, что немцы интересуются дейтерием, чтобы попросить Совет управляющих повысить его приоритет. Совет в некоторой степени согласился, но постановил, что только один человек может работать над этим полный рабочий день. Оппенгеймер назначил Конопинского, который проведет над этим проектом остаток войны. Тем не менее, в феврале 1944 года Теллер добавил в свою группу Т-1 Станислава Улама , Джейн Роберг, Джеффри Чу , а также Гарольда и Мэри Арго. Улам рассчитал обратное комптоновское охлаждение , а Роберг — температуру воспламенения TD-смесей. [201] [202] Мария Гепперт присоединилась к группе в феврале 1945 года. [203]
Теллер выступал за увеличение ресурсов на суперисследования на том основании, что они оказались гораздо более трудными, чем предполагалось. Правление отказалось сделать это на том основании, что это вряд ли принесет плоды до окончания войны, но не прекратило ее полностью. Действительно, Оппенгеймер попросил Гроувса получить немного трития из дейтерия в графитовом реакторе Х-10. Несколько месяцев Теллер и Бете спорили о приоритете суперисследований. В июне 1944 года Оппенгеймер исключил Теллера и его супергруппу из подразделения «Т» Бете и передал его непосредственно под себя. В сентябре она стала группой F-1 (Супер) в дивизионе F Ферми. [201] [202] В последующие месяцы исследования Super продолжались с прежней силой. Было подсчитано, что сжигание 1 кубического метра (35 куб. футов) жидкого дейтерия высвободит энергию в 1 мегатонну тротила (4,2 ПДж), чего достаточно, чтобы опустошить 1000 квадратных миль (2600 км 2 ). [204] Супергруппа была переведена обратно в дивизию «Т» 14 ноября 1945 года. [205]
В апреле 1946 года в Лос-Аламосской лаборатории был проведен коллоквиум по «Суперу», на котором рассматривалась работа, проделанная во время войны. Теллер изложил свою концепцию «Классического супер», а Николас Метрополис и Энтони Л. Туркевич представили результаты расчетов, сделанных в отношении термоядерных реакций. Итоговый отчет о Super, опубликованный в июне и подготовленный Теллером и его группой, по-прежнему оптимистичен в отношении перспективы успешной разработки Super, хотя это впечатление не было универсальным среди присутствовавших на коллоквиуме. [206] Работы пришлось свернуть в июне 1946 г. из-за потери личного состава. [207] К 1950 году расчеты показали, что Classic Super не будет работать; что он не только не сможет поддерживать термоядерное горение дейтериевого топлива, но и вообще не сможет его зажечь. [206]
Из-за сложности оружия имплозивного типа было решено, что, несмотря на потери делящегося материала, потребуется первоначальное испытание. Гровс одобрил испытание при условии извлечения активного материала. Поэтому рассматривалась возможность контролируемого взрыва, но вместо этого Оппенгеймер предпочел полномасштабное ядерное испытание под кодовым названием «Тринити». [208] В марте 1944 года ответственность за планирование испытания была возложена на Кеннета Бейнбриджа, профессора физики Гарварда, работавшего под руководством Кистяковского. В качестве места для испытаний Бейнбридж выбрал полигон возле армейского аэродрома Аламогордо . [209] Бейнбридж работал с капитаном Сэмюэлем П. Давалосом над строительством базового лагеря Тринити и его объектов, которые включали казармы, склады, мастерские, склад взрывчатых веществ и магазин . [210]
Гровсу не нравилась перспектива объяснять сенатскому комитету потерю плутония стоимостью в миллиард долларов, поэтому был построен цилиндрический защитный резервуар под кодовым названием «Джамбо» для извлечения активного материала в случае аварии. Имея длину 25 футов (7,6 м) и ширину 12 футов (3,7 м), он был изготовлен с большими затратами из 214 длинных тонн (217 т) железа и стали компанией Babcock & Wilcox в Барбертоне, штат Огайо. Доставленный в специальном вагоне на запасной путь в Поупе, штат Нью-Мексико, последние 25 миль (40 км) до испытательного полигона он был доставлен на прицепе, запряженном двумя тракторами. [211] К тому времени, когда он прибыл, уверенность в методе имплозии была достаточно высока, а доступность плутония была достаточной, что Оппенгеймер решил не использовать его. Вместо этого его поместили на стальную башню в 800 ярдах (730 м) от оружия, чтобы примерно определить, насколько мощным будет взрыв. В конце концов, Джамбо выжил, а вот его башня — нет, что усилило веру в то, что Джамбо успешно сдержал бы неудавшийся взрыв. [212] [213]
7 мая 1945 года был проведен предварительный взрыв для калибровки приборов. Деревянная испытательная платформа была возведена в 800 ярдах (730 м) от Ground Zero и завалена 108 короткими тоннами (98 т) тротила с добавлением продуктов ядерного деления в виде облученной урановой пули с Хэнфордской площадки , которую растворили и вылили. в трубку внутри взрывчатого вещества. Этот взрыв наблюдал новый заместитель командующего Оппенгеймера и Гроувса бригадный генерал Томас Фаррелл . Предварительное тестирование позволило получить данные, которые оказались жизненно важными для теста Тринити. [213] [214]
Для настоящего испытания устройство, получившее прозвище «гаджет», было поднято на вершину стальной башни высотой 100 футов (30 м), поскольку детонация на такой высоте дала бы лучшее представление о том, как оружие будет вести себя при падении с высоты. бомбардировщик. Детонация в воздухе максимизировала энергию, подаваемую непосредственно на цель, и вызывала меньше ядерных осадков . Гаджет был собран под руководством Норриса Брэдбери в соседнем доме на ранчо Макдональд 13 июля, а на следующий день с помощью ненадежной лебедки поднялся на башню. [215] Среди наблюдателей были Буш, Чедвик, Конант, Фаррелл, Ферми, Гровс, Лоуренс, Оппенгеймер и Толман. [216]
16 июля 1945 года в 05:30 устройство взорвалось с энергетическим эквивалентом около 20 килотонн в тротиловом эквиваленте, оставив в пустыне кратер из тринитита (радиоактивного стекла) шириной 250 футов (76 м). Ударная волна ощущалась на расстоянии более 100 миль (160 км), а высота грибовидного облака достигла 7,5 миль (12,1 км). Его слышали даже в Эль-Пасо, штат Техас , поэтому Гроувс опубликовал легенду о взрыве магазина боеприпасов на поле Аламогордо. [217] [216] Уильям Л. Лоуренс из New York Times , который работал пресс-атташе Манхэттенского проекта, помог составить прикрытие, включая еще один пресс-релиз на случай его собственной смерти. Заявление для СМИ было опубликовано Вторыми воздушными силами . СМИ позже были приглашены на это место в сентябре 1945 года после бомбардировки Хиросимы и Нагасаки. [218]
Проект «Альберта», также известный как «Проект А», был сформирован в марте 1945 года, включив в себя существующие группы дивизии О Парсонса, которые работали над подготовкой и доставкой бомб. В их число входили группа O-2 (доставка) Рэмси, группа O-1 (оружие) Берча, группа X-2 Бейнбриджа (разработка, проектирование и испытания), группа O-3 Брода (разработка взрывателей) и группа O-4 Джорджа Гэллоуэя ( Инжиниринговая) группа. [219] [220] Его роль заключалась в поддержке усилий по доставке бомбы. Парсонс стал главой проекта «Альберта», Рэмси — его заместителем по науке и технике, а Эшворт — его оперативным офицером и военным заместителем. [221] В общей сложности проект «Альберта» состоял из 51 военнослужащего армии, флота и гражданского персонала. [222] 1-й отряд технической службы, к которому в административном порядке был приписан персонал проекта «Альберта», находился под командованием подполковника Пера де Силвы, [223] и обеспечивал безопасность и жилищные услуги на Тиниане. [224] Существовали две группы по сборке бомб: группа по сборке «Толстяка» под командованием командира Норриса Брэдбери и Роджера Уорнера и группа по сборке «Маленького мальчика» под командованием Берча. Филип Моррисон был главой пит-бригады, Бернард Уолдман и Луис Альварес возглавляли группу воздушного наблюдения, [221] [220] , а Шелдон Дайк отвечал за артиллерийскую группу самолетов. [224] Физики Роберт Сербер и Уильям Пенни , а также капитан армии США Джеймс Ф. Нолан, медицинский эксперт, были специальными консультантами. [225] Все участники проекта «Альберта» вызвались участвовать в миссии добровольно. [226]
Проект «Альберта» придерживался плана подготовить «Маленького мальчика» к 1 августа, а первого «Толстяка» — как можно скорее после этого. [227] Тем временем с 20 по 29 июля была совершена серия из двенадцати боевых вылетов по целям в Японии с использованием фугасных тыквенных бомб , версий «Толстяка» с взрывчаткой, но без делящегося ядра. [228] Шелдон Дайк и Майло Болстед из проекта «Альберта» участвовали в некоторых из этих миссий, как и капитан группы британских наблюдателей Леонард Чешир . [229] Четыре предварительных сборки Little Boy, L-1, L-2, L-5 и L-6, были израсходованы в ходе испытаний. [230] [231] 31 июля команда Little Boy полностью собрала и подготовила к использованию боевую бомбу. [232] Последний этап подготовки операции состоялся 29 июля 1945 года. Приказ о наступлении был отдан генералу Карлу Спаатцу 25 июля за подписью генерала Томаса Т. Хэнди , исполняющего обязанности начальника штаба армии США. , поскольку генерал армии Джордж К. Маршалл присутствовал на Потсдамской конференции с президентом Гарри С. Трумэном . [233] В приказе были обозначены четыре цели: Хиросима , Кокура , Ниигата и Нагасаки , и предписывалось нанести удар «как только позволит погода, примерно после 3 августа». [234]
Сборка подразделения «Толстяк» представляла собой сложную операцию, в которой участвовали сотрудники групп взрывчатки, ямы, взрывателя и стрельбы. Чтобы не допустить перенаселенности сборочного здания и, как следствие, несчастных случаев, Парсонс ограничил количество людей, допускаемых внутрь в любое время. Персоналу, ожидающему выполнения конкретной задачи, приходилось ждать своей очереди снаружи здания. Первая сборка Fat Man, известная как F13, была собрана к 31 июля и на следующий день прошла испытание на падение. За этим последовал F18 4 августа, который был сброшен на следующий день. [235] Три комплекта предварительных сборок Fat Man, получившие обозначения F31, F32 и F33, прибыли на самолеты B-29 509-й смешанной группы и 216-й армейской базы ВВС 2 августа. При осмотре фугасные блоки F32 оказались сильно потрескавшимися и непригодными к эксплуатации. Два других были собраны: F33 предназначался для репетиции, а F31 - для боевого использования. [236]
Парсонс, как инженер-оружейник, руководил миссией в Хиросиме. Вместе со вторым лейтенантом Моррисом Р. Джеппсоном из 1-й артиллерийской эскадрильи он в полете вставил мешки с порохом «Маленького мальчика» в бомбовый отсек «Энолы Гэй » . Прежде чем набрать высоту при подлете к цели, Джеппсон переключил три предохранительные заглушки между электрическими разъемами внутренней батареи и ударно-спусковым механизмом с зеленого на красный. Тогда бомба была полностью вооружена. Джеппсон следил за его цепями. [237] Четверо других участников проекта «Альберта» участвовали в миссии в Хиросиме. Луис Альварес , Гарольд Агнью и Лоуренс Х. Джонстон находились на инструментальном самолете «Великий артист» . Они сбросили канистры «Бангометр», чтобы измерить силу взрыва, но в то время это не использовалось для расчета мощности. [238] Бернард Вальдман был оператором на самолете наблюдения . Для записи взрыва он был оснащен специальной высокоскоростной кинокамерой Fastax с шестисекундной пленкой. Уолдман забыл открыть затвор камеры, и пленка не была экспонирована. [239] [240] Другие члены команды вылетели на Иводзиму на случай, если Энола Гей будет вынуждена там приземлиться, но в этом не было необходимости. [241]
Пурнелл, Парсонс, Пол Тиббетс , Спаатц и Кертис ЛеМэй встретились на Гуаме 7 августа, на следующий день после нападения на Хиросиму, чтобы обсудить, что следует делать дальше. Парсонс сказал, что в рамках проекта «Альберта» бомба «Толстяк» будет готова к 11 августа, как первоначально планировалось, но Тиббетс указал на сводки погоды, указывающие на плохие летные условия в тот день из-за шторма, и спросил, может ли она быть готова к 9 августа. Парсонс согласился сделать это. [242] В этой миссии Эшворт был оружейником, а лейтенант Филип М. Барнс из 1-й артиллерийской эскадрильи был помощником оружейника на B-29 Bockscar . Уолтер Гудман и Лоуренс Х. Джонстон находились на борту самолета с приборами « Великий артист» . Леонард Чешир и Уильям Пенни находились на наблюдательном самолете Big Stink . [243] Роберт Сербер должен был находиться на борту, но командир самолета оставил его, потому что забыл свой парашют. [244]
Медицинская программа была создана в Лос-Аламосе под руководством капитана Джеймса Ф. Нолана из Медицинского корпуса армии США . [245] [246] Первоначально был создан небольшой пятиместный лазарет для гражданских лиц и трехкоечный лазарет для военнослужащих. Более серьезные случаи рассматривались в армейской больнице общего профиля Брунс в Санта-Фе, но вскоре это было признано неудовлетворительным из-за потери времени из-за длительной поездки и угроз безопасности. Нолан рекомендовал объединить лазареты и расширить их до больницы на 60 коек. В 1944 году был открыт госпиталь на 54 койки, укомплектованный военнослужащими. В марте 1944 года прибыл дантист. [247] Офицер ветеринарного корпуса капитан Дж. Стивенсон уже был назначен присматривать за сторожевыми собаками. [245]
Лабораторные возможности для медицинских исследований были ограничены, но проводились некоторые исследования воздействия радиации, а также абсорбционного и токсического действия металлов, особенно плутония и бериллия, главным образом в результате аварий. [248] Группа здравоохранения начала проводить анализы мочи лабораторных работников в начале 1945 года, и многие из них выявили опасные уровни плутония. [249] Работа на водогрейном котле также иногда подвергала рабочих воздействию опасных продуктов деления. [250] С момента его открытия в 1943 году по сентябрь 1946 года в Лос-Аламосе произошло 24 несчастных случая со смертельным исходом. Большинство из них произошло с рабочими-строителями. Четверо ученых погибли, в том числе Гарри Даглиан и Луис Слотин , в результате аварий , связанных с критическим состоянием ядра демона . [251]
10 марта 1945 года японский огненный шар врезался в линию электропередачи, в результате чего в результате скачка напряжения реакторы Манхэттенского проекта на площадке в Хэнфорде были временно остановлены. [252] Это вызвало в Лос-Аламосе большую обеспокоенность тем, что сайт может подвергнуться нападению. Однажды ночью все смотрели на странный свет в небе. Позже Оппенгеймер вспоминал, что это продемонстрировало, что «даже группа ученых не является защитой от ошибок внушения и истерии». [253]
При таком большом количестве людей обеспечение безопасности было сложной задачей. Для решения вопросов безопасности Манхэттенского проекта было сформировано специальное подразделение Контрразведки . [254] К 1943 году стало ясно, что Советский Союз пытается проникнуть в этот проект. [255] Самым успешным советским шпионом был Клаус Фукс из британской миссии. [256] Разоблачение его шпионской деятельности в 1950 году нанесло ущерб ядерному сотрудничеству США с Великобританией и Канадой. [257] Впоследствии были раскрыты и другие случаи шпионажа, приведшие к аресту Гарри Голда , Дэвида Грингласса , Этель и Юлиуса Розенбергов . [258] Другие шпионы, такие как Теодор Холл, оставались неизвестными на протяжении десятилетий. [259]
После окончания войны 14 августа 1945 года Оппенгеймер сообщил Гровсу о своем намерении уйти с поста директора Лос-Аламосской лаборатории, но согласился остаться до тех пор, пока не будет найдена подходящая замена. Гроувзу нужен был человек с солидным академическим образованием и высоким авторитетом в проекте. Оппенгеймер рекомендовал Норриса Брэдбери. Это было приятно Гровсу, которому нравился тот факт, что, будучи военно-морским офицером, Брэдбери был одновременно военным и учёным. Брэдбери принял предложение на шестимесячной испытательной основе. Об этом Гроувс объявил на встрече руководителей подразделений 18 сентября. [260] Парсонс организовал быстрое увольнение Брэдбери из военно-морского флота, [261] что наградило его Орденом Почетного легиона за заслуги в военное время. [262] Однако он остался в военно-морском резерве и в конечном итоге вышел в отставку в 1961 году в звании капитана. [263] 16 октября 1945 года в Лос-Аламосе прошла церемония, на которой Гроувс вручил лаборатории Армейско -Флотскую премию «E» и вручил Оппенгеймеру почетную грамоту. На следующий день Брэдбери стал вторым директором лаборатории. [264] [265]
Первые месяцы правления Брэдбери были особенно трудными. Он надеялся, что Закон об атомной энергии 1946 года будет быстро принят Конгрессом и Манхэттенский проект военного времени будет заменен новой постоянной организацией. Вскоре стало ясно, что это займет более шести месяцев. Президент Гарри С. Трумэн не подписывал акт о создании Комиссии по атомной энергии до 1 августа 1946 года, и она не вступила в силу до 1 января 1947 года. Тем временем юридические полномочия Гроувса действовать были ограничены. [266]
Большинство ученых Лос-Аламоса стремились вернуться в свои лаборатории и университеты, и к февралю 1946 года все руководители подразделений военного времени уехали, но талантливое ядро осталось. Дэрол Фроман стал главой подразделения G Роберта Бахера, которое теперь переименовано в подразделение M. Эрик Джетт стал отвечать за химию и металлургию, Джон Х. Мэнли за физику, Джордж Плачек за теорию, Макс Рой за взрывчатые вещества и Роджер Вагнер за боеприпасы. [264] Подразделение Z было создано в июле 1945 года для контроля за испытаниями, складированием запасов и деятельностью по сборке бомб. Он был назван в честь Джерролда Р. Захариаса , его лидера до 17 октября 1945 года, когда он вернулся в Массачусетский технологический институт, и его сменил Роджер С. Уорнер. Он переехал на базу Сандия в период с марта по июль 1946 года, за исключением группы Z-4 (Машиностроение), которая последовала за ним в феврале 1947 года .
Численность персонала Лос-Аламосской лаборатории резко упала с пика военного времени (более 3000 человек) до примерно 1000 человек, но многие из них все еще жили в некачественных временных помещениях военного времени. [266] Несмотря на сокращение штата, Брэдбери по-прежнему приходилось обеспечивать поддержку операции «Перекресток» — ядерных испытаний в Тихом океане. [268] Ральф А. Сойер был назначен техническим директором, а Маршалл Холлоуэй из подразделения B и Роджер Уорнер из подразделения Z — заместителями директора. Для персонала Лос-Аламосской лаборатории были выделены два корабля: USS Cumberland Sound и Albemarle . Операция «Перекресток» обошлась Лос-Аламосской лаборатории более чем в один миллион долларов, а также услуги 150 сотрудников (около одной восьмой ее штата) в течение девяти месяцев. [269] Поскольку в середине 1946 года у США было всего около десяти атомных бомб, было израсходовано около одной пятой арсенала. [270]
В январе 1947 года Лос-Аламосская лаборатория стала Лос-Аламосской научной лабораторией. [271] Контракт с Калифорнийским университетом, заключенный в 1943 году, позволял университету расторгнуть его через три месяца после окончания военных действий, о чем было направлено уведомление. Были опасения по поводу того, что у университета есть лаборатория за пределами штата Калифорния. Университет убедили отозвать свое уведомление, [272] и контракт на эксплуатацию был продлен до июля 1948 года. [273] Брэдбери оставался директором до 1970 года. [274] Общая стоимость проекта Y до конца 1946 года составила 57,88 миллиона долларов. (эквивалент 870 миллионов долларов США в 2022 году). [66]
Число нейтронов, испускаемых при спонтанном делении урана-238, также было измерено и составило 2,2±0,3.
