El 7 de diciembre de 1941 con el ataque japonés a Pearl Harbor, Estados Unidos entró en la Segunda Guerra Mundial. Un día antes, V. Bush creó el Comité S-1 con el objetivo de guiar las investigaciones.
1.-Planteamiento de problema.
¿Qué prolemas hubieron para crear el proycto Manhattan?
2. Observación.
Los esfuerzos para obtener material para la bomba se incrementaron en el Laboratorio de Metalurgia de la Universidad de Chicago, el Laboratorio de Radiación de la Universidad de California y el Departamento de Física de la Universidad de Columbia. Para obtener isótopos de plutonio se tiene que bombardear con neutrones el Uranio-238, el cual absorbe los neutrones transformándose en Uranio-239, emite una partícula beta convirtiéndose en Neptunio-239, y finalmente emite otra partícula beta para pasar a plutonio-239. Con este fin, en 1942 se construyeron enormes plantas en Oak Ridge (Sitio X) Tennessee, y Hanford (Sitio W) Washington, para realizar esta separación.
3. Deducción.
A principios de 1942 el físico y Premio Nobel Arthur Holly Compton organizó el Laboratorio de Metalurgia de la Universidad de Chicago para estudiar el plutonio y las pilas de fisión. Compton solicitó al físico teórico J. Robert Oppenheimer de la Universidad de California que se encargara de realizar los cálculos sobre neutrones de alta velocidad, esenciales para la viabilidad del arma nuclear. John Manley, un físico del Laboratorio de Metalurgia de la Universidad de Chicago, fue designado para ayudar a Oppenheimer a hallar respuestas contactando y coordinando varios grupos de físicos experimentales dispersos en todo el país.
4. Hipótesis.
Los problemas de la difusión de neutrones (movimiento de neutrones en la reacción en cadena) e hidrodinámica (comportamiento de la explosión producida por la reacción en cadena).
Edward Teller también especuló con la posibilidad de que la bomba atómica pudiera incendiar la atmósfera terrestre al desencadenar una hipotética reacción de fusión en cadena del hidrógeno.
5. Experimentación.
Este estudio preliminar fue revisado el mismo verano por un grupo de físicos teóricos integrado por Hans Bethe, John Van Vleck, Edward Teller, Felix Bloch, Emil Konopinski, Wisam Ankah, Robert Serber, Stanley S. Frankel y Eldred C. Nelson quienes concluyeron que la bomba de fisión era viable. Los científicos sugirieron que la reacción podía iniciarse acoplando una masa crítica, ya sea disparando dos masas subcríticas de plutonio o uranio; o por medio de implosionar o comprimir una esfera hueca de los mismos materiales.
En un primer momento Oppenheimer se tomó muy en serio ese riesgo, y lo puso en conocimiento de Arthur H. Compton. Pero tanto Bethe como Serber, Teller o el propio Oppenheimer lo descartaron casi de inmediato, considerándolo teóricamente imposible.
6. Variables.
El único método que parecía prometedor para la separación a gran escala era la separación electromagnética, desarrollada por Ernest Lawrence en el Laboratorio de Radiación de la Universidad de California, aunque los científicos continuaron estudiando otros métodos alternativos debido a su alto costo y a que era improbable que pudiera producir suficiente material antes del final de la guerra.
7. Nuevas Observaciones.
En la primavera de 1942, Oppenheimer y Robert Serber de la Universidad de Illinois trabajaron en los problemas de la difusión de neutrones (movimiento de neutrones en la reacción en cadena) e hidrodinámica (comportamiento de la explosión producida por la reacción en cadena).
8. Análisis de datos.
El mayor problema que resolver para la construcción de una bomba atómica fue la obtención de suficiente material fisible y de suficiente pureza. El problema fue abordado simultáneamente por dos enfoques, representados en cada una de las dos armas desplegadas en las ciudades japonesas.
La bomba de Hiroshima, Little Boy, estaba basada en el isótopo de uranio U-235, un isótopo bastante raro que debe ser separado del isótopo más común del uranio, el U-238 que no es adecuado para la fabricación de bombas atómicas. La separación se llevó a cabo en las instalaciones de Oak Ridge utilizando principalmente el método de difusión gaseosa de hexafloruro de uranio (UF6), y también otros como el calutrón, que utiliza el principio de separación magnética en un espectrómetro de masa; y la difusión térmica.
La bomba de Nagasaki, Fat Man, en contraste utilizó el isótopo de plutonio Pu-239, un elemento sintético, pero más complicado en cuanto a su sistema de detonación, que se inicia por medio de un dispositivo de implosión que fue desarrollado durante el proyecto en las instalaciones de Los Alamos.
9. Conclusión.
El proyecto Manhattan consiguió su objetivo de producir la primera bomba atómica en un tiempo de 2 años 3 meses y 16 días, detonando la primera prueba nuclear del mundo (Prueba Trinity) el 16 de julio de 1945 cerca de Alamogordo, Nuevo México. La continuación del proyecto condujo a la producción de dos bombas-A conocidas como Little Boy y Fat Man con pocos días de intervalo, que se detonaron en Hiroshima el 6 de agosto de 1945 y en Nagasaki el 9 de agosto respectivamente.
