Manhattan-projekti

Ydinaseprojektin luominen

Suhteellisuusteorian kehittäjä Albert Einstein kirjoitti vuonna 1939 Yhdysvaltain presidentti Franklin D. Rooseveltille kirjeen, jossa hän kertoi Saksasta kantautuneiden tietojen pohjalta atomipommin rakentamisen olevan mahdollista. Yleisen käsityksen mukaan Einstein myönsi tukensa ydinpommin kehittämiselle ja atomitutkimukselle. Einstein allekirjoitti itse ja laati fyysikko Leo Szilardin kanssa kirjeen presidentti Rooseveltille. Einstein tiedosti mahdollisen vaaran, jonka natsi-Saksa muodostaisi jos se onnistuisi saamaan ydinaseen ensimmäisenä. Vaikka Einstein katsoi olevansa pasifisti, hän piti voimankäyttöä joskus tarpeellisena ja kannatti amerikkalaisten atomitutkimusta ja atomipommitutkimusta. Itse kirjeessä Rooseveltille korostettiinkin eritoten natsi-Saksan atomitutkimuksen verkkaista etenemistä, ja kehotettiin Yhdysvaltoja panostamaan atomitutkimukseen. Samassa kirjeessä nostettiin esille mahdollisen atomipommin suuri tuhovoima, sekä fissioreaktion mahdollisuudet energiantuotantoa varten.
Vasta toisen maailmansodan jälkeen Einstein tuli katumapäälle koska oli tukenut vuonna 1939 atomipommin kehittämistä. Haastattelussa Einstein oli todennut, että jos hän olisi tiennyt natsien atomipommiprojektin epäonnistuvan, niin Einstein ei olisi tuolloin tukenut atomipommin kehittämistä kirjeellään. Einstein kuitenkin oli jo vuonna 1939 pitänyt natsi-Saksaa pahana uhkana, joten atomipommin tukemista amerikkalaisille hän ei pitänyt yhtä huonona vaihtoehtona.
Einstein ei osallistunut lähemmin huippusalaiseen Manhattan-projektiin. Amerikkalaiset sotilasviranomaiset pitivät Einsteinia turvallisuusriskinä hänen vasemmistolaisten mielipiteidensä takia.
Vuonna 1939 Otto Hahn, Lise Meitner ja Fritz Strassmann olivat tehneet Saksassa kokeita, joissa todettiin uraaniytimien halkeavan neutronipommituksessa.
Manhattan-projektia johtivat fyysikko Robert Oppenheimer ja armeijan puolelta insinöörikenraali Leslie Groves, jonka huomattavin saavutus ennen tätä oli Pentagonin rakentaminen; Groves tunnettiin liikanimellä ”armeijan paras kasarminrakentaja”. Pommin rakentaminen edellytti lukuisia tutkimuksia ja keksintöjä. Hankkeeseen värvättiin mukaan suuri määriä ihmisiä ja laitoksia. Erilaiset kaupalliset yritykset, kuten esimerkkinä mainiten: Bechtel, B&W (Babcock and Wilcox) sekä Monsanto ja DuPont osallistuivat nekin tähän suurimittaiseen projektiin. Työt aloitettiin alkuvuodesta 1939: ensin perustamalla erityiskomitea (Interim Committee) — joka suoraan vastuullinen Yhdysvaltain presidentille, ja ostamalla 6 000 dollarin arvosta grafiittia, jota tarvittiin hallitun ydinfission hidastimena.
Käänteentekevä tapahtuma lienee ollut Niels Bohrin saapuminen Tanskasta Yhdysvaltoihin Princetonin yliopiston kutsumana 16. tammikuuta 1939.

Kehittäminen ja testaus

Huomattiin, että rikastetun uraanin lisäksi myös plutoniumia voitiin käyttää pommimateriaalina. Enrico Fermi suoritti 2. joulukuuta 1942 hankkeen kannalta välttämättömän ketjureaktiokokeen, jonka pelättiin riistäytyvän käsistä, mutta joka kuitenkin pysyi hallinnassa. Fermi oli valinnut tarkasti miehet, jotka hoitivat ohjaussauvoja, lisäksi miilun yläpuolelle oli sijoitettu erityiselle telineelle itsemurharyhmäksi kutsuttu neljän miehen ryhmä, joiden vieressä oli neljä sadan litran pullollista väkevöityä kadmiumliuosta. Jos reaktio olisi voimistunut hallitsemattomaksi, miehet olisivat murskanneet pullot – tämä olisi kuitenkin merkinnyt käytännössä reaktorin tuhoa. Siksi Fermi käskikin itsemurharyhmän tarkkailla häntä itseään ja murskata pullot vasta kun hän kaatuisi kuolleena maahan – muuten hän uhkasi mukiloida miehet pajavasaralla.
Reaktorin kolme säätötankoa kuitenkin toimivat täysin lasketusti ja määräaikaan Fermi määräsi apulaisensa Walter Zinnin laskemaan köydellä ohjatun säätötangon alas, mikä hiljensi reaktion.
Ensimmäinen atomimiilu oli syntynyt. Ohjelmassa tutkittiin muutamaa uraanin rikastamismenetelmää, joista Harold Clayton Ureyn johdolla toteutettu kaasudiffuusio osoittautui käyttökelpoisimmaksi. Kaasudiffuusion hyödyntämiseksi oli rakennettava valtava erottelutehdas. Plutonium, jota syntyy atomimiilussa (ydinreaktorissa) erotellaan niin sanotussa jälleenkäsittelyssä. Tämäkin ala vaati omat keksintönsä.
Tammikuuhun 1945 mennessä, aloitti toimintansa Hanfordin plutoniumin erottelulaitos ja Oak Ridgen rikastuslaitos. Havaittiin, ettei plutoniumpommista kannata käytännössä tehdä tykkityyppistä, koska tykistä tulisi epäkäytännöllisen pitkä sekä niin painava, ettei sitä voitaisi kuljettaa pommikoneessa.
Atomipommin räjäytystä edelsi monia laboratoriokokeita, joissa muun muassa etsittiin sopivat muodot räjähdelinsseille, jotka taittavat sytyttimestä lähtevät shokkiaallot kohti pallon keskipistettä. Räjähdelinssissä on sekä hidasta että nopeaa räjähdettä. Fissioasetta päästiin kuitenkin testaamaan vasta kesällä 1945, jolloin sota Euroopassa oli jo loppunut. Ennen atomipommia räjäytettiin kokeeksi radioaktiivisella aineella suolattu 108 tonnin räjähdelataus ns. ”sadan tonnin testi”.

Ydinaseen käyttö

Pian tämän jälkeen keskusteltiin siitä, voitaisiinko atomiasetta käyttää Japania vastaan. Monet vastustivat ajatusta, mutta lopulta päädyttiin pudottamaan kaksi pommia. Pommituskohteiksi valittiin 16. huhtikuuta 1945 Hiroshima, Niigata, Kokura ja Nagasaki. Nämä kaupungit säästettiin tavanomaisilta pommituksilta, jotta atomipommin vaikutukset pystyttäisiin mittaamaan.