Proyek Manhattan
reaksi tersebut dapat diawali oleh pembuatan sebuah massa kritikal- jumlah ledakan nuklir yang cukup untuk menahannya- baik dengan menembakan dua massa subkritikal plutonium atau uranium 235 bersamaan atau dengan menghancurkan ("imploding") sebuah bola kosong terbuat dari bahan tersebut dengan sebuah selimut peledak besar. (Serber memberikan kredit ide awal dari implosi kepada Tolman). Sampai jumlahnya dapat diketahui lebih lanjut, hanya ini yang dapat dilakukan.
Teller melihat kemungkinan lain: Dengan mengelilingi fisi bom dengan deuterium dan tritium, sebuah "bom super" yang jauh lebih kuat dapat dibuat. Konsep ini berdasarkan penelitian produksi energi dalam bintang-bintang yang dibuat oleh Bethe sebelum perang. Ketika gelombang detonasi dari bom fisi digerakan melalui campuran nuklei deuterium dan tritium, mereka akan memfusi menjadi satu
untuk memproduksi energi yang lebih banyak dari yang dapat diproduksi oleh fissi, dalam proses fusi nuklir, seperti unsur difusi di matahari untuk menciptakan cahaya dan panas.
Bethe merasa skeptik, dan Teller mendorong kuat untuk "bom super"nya, dan mengusulkan skema demi skema, Bethe menolak semuanya. Idenya harus ditaruh kesamping ketika bom fisi, dan perang, telah selesai. "Bom super" itu atau alat termonuklir, diproduksi setelah perang dan dites pada 1952, setelah perang politik antara Teller melawan Oppenheimer, yang berakhir dengan kalahnya
Oppenheimer yang kehilangan status resminya, dan menggunakan metode yang berbeda dari ide Teller, yang Bethe benar ketika menolaknya.)
Teller juga menaikkan kemungkinan bahwa sebuah bom atom dapat "menyalakan" atmosfer, dikarenakan reaksi fusi hipotetik dari nuklei nitrogen. Bethe menunjukkan, menurut Serber, secara teoretis hal tersebut tak dapat terjadi; dalam bukunya "The Road from Los Alamos". Bethe mengatakan bahwa sebuah penolakan yang tiulis oleh Kononpinski, C. Marvin, dan Teller di laporan LA-602 (dibuka
kerahasiaanya pada Februari 1973), menunjukkan tidak mungkin. Menurut Serber, Oppenheimer memberitahukan kepada Arthur Compton, yang tidak bisa diam. Kemudian hal ini masuk ke dokumen yang berlanjut ke Washington" yang menuju ke pertanyaan "tidak pernah dikasih istirahat". Menurut Bethe, kekacauan ini datang lagi pada 1975 ketika hal ini muncul di sebuah artikel majalah oleh H.C. Dudley, yang
mendapat ide ini dari sebuah laporan oleh Pearl Buck dari interview yang dia lakukan dengan Arthur Compton di 1959, dimana dia tidak mengerti Compton seluruhnya! Kecemasan ini tidak pernah hilang di pikiran beberapa orang sampa tes Trinity; meskipun begitu kalau saja Bethe salah, kita tak akan pernah tahu.
Konferensi musim panas, hasilnya yang kemudian dirangkum oleh Serber di "The Los Alamos Primer" (LA-1 online), memberikan dasar teoritikal asli berdasarkan untuk rancangan bom atom, yang kemudian menjadi tugas utama di Los Alamos saat perang, dan ide bom-H, yang menhantui Laboratorium tersebut pada masa setelah perang.
Pengukuran interaksi neutron cepat dengan bahan di sebuah bom sangatlah penting karena jumlah neutron yang diproduksi dalam fissi uranium dan plutonium harus diketahui, dan karena zat yang mengelilingi bahan nuklir hari memliki kemampuan untuk memantulkan, atau menyebarkan, neutron kembali ke reaksi berantai sebelum dia meledak dalam rangka untuk meningkatkan energi yang diproduksi.
Oleh karena itu, ciri-ciri penyebaran neutron dari bahan tersebut harus diukur untuk mencari pemantul yang terbaik.
Memperkirakan tenaga ledakan membutuhkan pengetahuan dari banyak ciri-ciri nuklir lainnya, termasuk persimpangan (sebuah ukuran kemungkinan sebuah pertemuan antara partikel yang menghasilkan dalam sebuah efek yang ditentukan) untuk proses-proses neutron nuklir di uranium dan unsur lainnya. Neutron cepat hanya dapat diproduksi oleh pemercepat partikel, yang masih merupakan alat yang tidak umum dalam departemen fisika pada 1942.
Koordinasi yang lebih baik sangat dibutuhkan. Pada September 1942, kesulitan terlibat dengan melakukan penelitian awal tentang senjata nuklir di universitas tersebar di seluruh negara yang menandakan kebutuhan untuk sebuah laboratorium yang dibuat untuk tujuan tersebut saja. Kebutuhan ini dibayangi oleh permintaan pabrik untuk meproduksi uranium-235 dan plutonium- bahan dapat difissi yang menyediakan peledak nuklir.
Vannevar Bush, kepala sipil Office of Scientific Research and Development (OSRD), menanyakan Presiden Roosevelt untuk menugaskan operasi skala-besar yang dihubungi dengan proyek senjata nuklir yang berkembang untuk militer. Roosevelt memilih Angkatan Darat untuk bekerja dengan OSRD dalam membangun pabrik produksi. Army Corps of Engineers memilih Kol. James Marshall untuk mengawasi konstuksi pabrik untuk memisahkan isotop uranium dan pemroduksian plutonium untuk bom tersebut.
Ilmuwan OSRD telah mecoba beberapa metode untuk memproduksi plutonium dan memisahkan uranium-235 dari uranium, namun tidak ada dari proses tersebut yang siap untuk produksi- hanya jumlah mikroskopik yang telah disediakan.
Hanya satu cara- pemisahan elektromagnetik, yang telah dikembangkan oleh Ernest Lawrence di University of California Radiation Laboratory di University of California, Berkeley- terlihat meyakinkan pada saat untuk produksi skala-besar. Namun ilmuwan tidak dapat berhenti mempelajari metode berpotensial lainnya untuk memproduksi bahan yang dapat terfissi, karena proses tersebut sangat mahal dan karena sangat tidak bisa terjadi proses tersebut dapat memproduksi cukup bahan sebelum perang berakhir.
Marshall dan deputinya, Kol. Kenneth Nichols, harus berjuang untuk mengerti baik proses dan juga ilmuwan yang bekerja sama dengan mereka. Tiba-tiba menerobos masuk ke dalam bidang fisika nuklir yang baru, mereka merasa tidak mampu untuk membedakan antara keinginan teknikal dan pribadi. Meskipun mereka memutuskan bahwa sebuah lokasi di dekat Knoxville, Tenn., akan cocok untuk pabrik
produksi pertama, mereka tidak tahu betapa besar lokasi tersebut dan membatalkan pengambilannya. Ada masalah lain juga.
Karena sifat eksperimen, kerja senjata nuklir tidak dapat bertanding dengan tugas Angkatan Darat lainnya yang lebih penting. Pemilihan kerja ilmuwan dan konstruksi pabrik-produksi sering kali tertunda karena ketidakmampuan Marshall untuk mendapatkan bahan yang sangat penting, seperti baja, yang juga dibutuhkan di produksi militer lainnya.
Bahkan memilih nama untuk proyek AD tersebut pun sulit. Nama yang dipilih oleh Jend. Brehon Somerwell, "Pengembangan Bahan Pengganti", sangat tidak tepat karena terlihat mengungkapkan terlalu banyak.
Pada musim panas 1942, Kol. Leslie Groves merupakan seorang deputi dari ketua konstruksi untuk Army Corps of Engineers dan telah mengawasi konstuksi Pentagon, gedung perkantoran terbesar di dunia. Groves menolak berat ketika Somervell menunjuk dia untuk mengawasi proyek senjata. Keberatannya ditolak dan Groves mengundurkan diri daripada memimpin proyek yang dia pikir memiliki sedikit kesempatan untuk sukses.
Hal pertama yang dia lakukan adalah "mechristen" proyek The Manhattan District. Namanya berkembang dari kebiasaan Corps of Engineers menamakan distrik setelah nama markas besarnya (markas besar Marshall berada di kota New York). Pada saat yang bersamaan, Groves dipromosikan menjadi brigadir jenderal, yang memberikan dia kesempatan berhadapan dengan ilmuwan senior dalam proyek tersebut.
Dalam seminggu sejak penunjukannya, Groves telah memecahkan masalah paling penting Proyek Manhattan. Gayanya yang kuat dan efektif segera terkenal di antara ilmuwan atom.