تاريخ الأسلحة النووية
الفيزياء والسياسة قبل وفي بداية الحرب العالمية الثانية

في العقود الأولى من القرن العشرين الميلادي، حدثت ثورة فيزيائية بالتطورات التي أدّت إلى فهم طبيعة الذرّة. ففي سنة 1898 م، اكتشف بيير وماري كوري أن اليورانينيت (إحدى خامات اليورانيوم) يحتوي على مادة سمّوها الراديوم ينبعث منها قدرًا كبيرًا من الإشعاع. وتوصّل إرنست رذرفورد وفردريك سودي إلى أن الذرات تنقسم وتتحول إلى عناصر أخرى. انتعشت آمال العلماء والعامة، واعتقدوا أن العناصر من حولنا يمكن أن تحتوي على كميات هائلة من الطاقة غير المرئية، تنتظر من يسخّرها. وفي مقال كُتب سنة 1924 م، تنبأ ونستون تشرشل بالتداعيات العسكرية المحتملة لتلك التطورات، فقال: «قد يتم العثور على قنبلة أصغر من برتقالة بها قوة سرية تكفي لتدمير كتلة كاملة من المباني، وتعادل في قوتها آلاف الأطنان من الكوردايت، وتفجر بلدة في لحظة؟»
في يناير 1933 م، أصبح أدولف هتلر مستشارًا لألمانيا، فصارت حياة العلماء اليهود هناك غير آمنة. فر ليو زيلارد إلى لندن، وهناك سجل في سنة 1934 م، فكرة التفاعل النووي المتسلسل بالنيوترونات. استخدم زيلارد أيضًا مصطلح «الكتلة الحرجة» لوصف الحد الأدنى من المادة اللازم للحفاظ على تفاعل متسلسل يؤدي إلى الانفجار. وضع زيلارد براءة اختراعه في أيدي الأميرالية البريطانية، لتخضع لقانون الحماية السرية البريطاني. يعد زيلارد أبو القنبلة الذرية أكاديميًا. وفي سنة 1934 م أيضًا، اكتشف إيرين وفردريك جوليو-كوري أن يمكن تنشيط الإشعاع في العناصر المستقرة عن طريق قذفها بجسيمات ألفا؛ كما توصّل إنريكو فيرمي إلى نتائج مشابهة عندما قصف اليورانيوم بالنيوترونات.
في ديسمبر 1938 م، أرسل أوتو هان وفرانز شتراسمان ورقة إلى مجلة العلوم الطبيعية الألمانية كتبا فيها أنهما اكتشفا وجود عنصر الباريوم بعد قذف اليورانيوم بالنيوترونات. استنتجت ليز مايتنر وابن أختها أوتو روبرت فريش أن الباريوم تواجد نتيجة انقسام ذرة اليورانيوم، وأثبتا ذلك معمليًا في 13 يناير 1939 م. سميت العملية باسم «الانشطار» بسبب حدوث الانقسام الثنائي إلى ذرتين. وحتى قبل أن تُنشر نتيجة بحث مايتنر وفريش، كانت الأنباء قد عبرت الأطلنطي. قرر العلماء في جامعة كولومبيا تكرار التجربة. وفي 25 يناير 1939، أجريت أول تجربة انشطار نووي في الولايات المتحدة، في الطابق السفلي من قاعة بوبان. في السنة التالية، تمت معرفة المكوّن النشط في اليورانيوم وحُدّد على أنه نظيره النادر يورانيوم-235. يتواجد اليورانيوم في الطبيعة في صورتين يورانيوم-238 ونظيره يورانيوم-235. وعندما تمتص نواة يورانيوم-235 نيوترونًا، يحدث انشطار نووي، وتنبعث الطاقة بالإضافة إلى 2.5 نيوترون في المتوسط. ونظرًا لأن ذرات اليورانيوم-235 تطلق نيوترونات أكثر مما تمتصها، لذا فهي تدفع تفاعل متسلسل ، وبالتالي يمكن وصفها بالمادة الانشطارية. من ناحية أخرى، اليورانيوم-238 ليس انشطاريًا، ولا تخضع عادة للانشطار عادةً عندما تمتص النيوترونات.
مع اجتياح ألمانيا النازية لبولندا سنة 1939، بدأت الحرب العالمية الثانية، وكان العديد من كبار علماء أوروبا قد فرّوا من قبل هذا الصدام. كان الفيزيائيون في طرفي الحرب على دراية باحتمالية استخدام الانشطار النووي كسلاح، لكن لم يكن أحد على يقين عن كيفية حدوث ذلك. في أغسطس 1939 م، مع القلق حول احتمالية امتلاك ألمانيا لبرنامج تسليح نووي لإنتاج أسلحة تعتمد على الانشطار النووي، حذّر ألبرت أينشتاين الرئيس الأمريكي فرانكلين روزفلت في رسالة بعثها لتحذيره من هذا الخطر. استجاب روزفلت بتأسيس «لجنة اليورانيوم» برئاسة ليمان جيمس بريغز، ولكن برأس مال قليل (6,000 دولار فقط)، وكان تطورها بطيئًا. ولكن مع الهجوم الياباني على بيرل هاربور في ديسمبر 1941 م، قررت الولايات المتحدة المساهمة بالموارد الأساسية.
وفي بريطانيا، بدأت الأبحاث المنظمة كجزء من مشروع سبائك الأنابيب. تأسست «لجنة مود» بعد أعمال فريش وبيرلز التي قدّرت الوزن الحرج ليورانيوم-235 ووجدوا أنه أصغر مما كان يُعتقد من قبل، مما يعني أنه ولادة القنبلة أصبح ممكنًا. في فبراير 1940 م، كتب فريش وبيرلز مذكرة جاء فيها: «الطاقة المحررة من انفجار تلك القنبلة العظيمة... سوف، للحظة، تنتج حرارة تماثل تلك التي في باطن الشمس. انفجار كهذا سيدمر الحياة في منطقة واسعة من الصعب تقدير مساحتها، ولكن من المرجح أن تغطي قلب مدينة كبرى.» أدرك إدغار سينييه مدير منجم شينكولوبوي في الكونغو الذي كان حينها ينتج أفضل خامات اليورانيوم جودة، احتمالية استخدام اليورانيوم في صنع قنبلة. في آخر سنة 1940 م، خوفًا من أن يقع المنجم في يد الألمان، نقل معظم مخزون المنجم إلى مخزن في جزيرة ستاتن.
كانت الأبحاث البريطانية ولمدة 18 شهر متفوقة على الأبحاث الأمريكية حتى منتصف سنة 1942 م، حيث أصبح واضحًا أن الجهد الصناعي اللازم فوق قدرات الاقتصاد البريطاني في زمن الحرب. في سبتمبر 1942 م، عُين الجنرال ليزلي غروفز لقيادة المشروع الأمريكي الذي أصبح يعرف بمشروع مانهاتن. كانت من أولى أعماله حصوله على الدعم لإعطاء الأولوية القصوى للمشتريات اللازمة للبرنامج، وشراء كل خام شينكولوبوي البالغ 1,250 طن. تدهور مشروع سبائك الأنابيب سريعًا بعد الجهود الأمريكية. وبعد توقيع روزفلت وتشرشل اتفاق كيبيك سنة 1943 م، دُمج المشروع في مشروع مانهاتن.