stanford-oval/wikipedia huggingface dataset:
مشروع Y
المبدأ > فكرة إنشاء مختبر القنبلة

مهارة أوبنهايمر في المعاملة خلال مؤتمر تموز (يوليو) أثر ايجاباً على الحاضرين، فإن فطنته وقدرته على التعامل مع أكثر الأشخاص صعوبةً كانت بمثابة مفاجأة حتى عند من كان يعرفه مسبقاً. في أعقاب المؤتمر، رأى أوبنهايمر أن بعدما تمت السيطرة على الفيزياء، ما زالت هناك حاجة لعملٍ كبير على الكيمياء والهندسة والتعدين والذخائر لإكمال بناء قنبلة ذرية. وأصبح مقتنعاً بضرورة وجود مكان خاص لبناء القنبلة الذرية يوفر بيئة يمكن فيها للباحثين مناقشة المشاكل بحرية، مما يقلل من ازدواجية الجهود. ومع وجود جانب أمني للمشروع يجب حمايته، قرر بناء مختبر مركزي في مكانٍ معزول.
الجنرال ليزلي غروفز أصبح مديراً لمشروع منهاتن في 23 سبتمبر 1942. هو قام بزيارة مشروع بيركلي للإطلاع على كالوترون لورنس، والتقى مع أوبنهايمر، والذي أعطاه تقريراً عن تصميم القنبلة في 8 أكتوبر. وكان غروفز مهتم باقتراح أوبنهايمر لإنشاء مختبر منفصل لتصميم القنبلة. وعندما اجتمعوا مرةً أخرى بعد أسبوع في شيكاغو ناقشوا هذه المسألة. وكان على غرفوز أن يستقل القطار إلى نيويورك، لذلك طلب من أوبنهايمر مرافقته حتى يتمكنوا من مواصلة النقاش. لذلك اجتمع غروفز وأبنهايمر والعقيد جيمس مارشال والمقدم كينيث نيكولز داخل حجرة واحدة، حيثُ تحدثوا عن كيفية إنشاء مختبر قنبلة، وكيف يمكن أن يعمل. وبعد ذلك زار أوبينهايمر واشنطن حيث نوقشت المسألة مع فانيفار بوش مدير مكتب البحث والتطوير العلمي (OSRD)، ومع جيمس كونانت رئيس لجنة بحوث الدفاع الوطني (NDRC). وفي 19 تشرين الأول (أكتوبر) وافق غروفز على إنشاء مختبر للقنابل.
في حين أن أوبنهايمر بدا الشخص المنطقي لإدارة المختبر الجديد، الذي أصبح يعرف لاحقاً باسم مشروع Y، لكن كان لديه خبرةً إداريةً قليلة. وقد أعرب كل من بوش، كونانت، لورانس، وهارولد يوري عن تحفظهم على ذلك. بالإضافة أن أوبنهايمر لم يكن لديه جائزة نوبل على عكسِ كلٍ من لورانس في مختبر لورنس بيركلي الوطني، كومبتون في مشروع ميتالورجيك في شيكاغو، وأوري في مختبرات سام في نيويورك؛ مما أثار مخاوف لدى البعض من أنه قد لا يكون له هيبة للتعامل مع علماء متميزين. كما ظهرت بعض المخاوف الأمنية؛ حيثُ كان العديد من أقارب أوبنهايمر أعضاء نشطين بالحزب الشيوعي الأمريكي، بمن فيهم زوجته كيتي، وصديقته الحميمة جين تاتلوك، أخوه فرانك وزوجته جاكي. أخيراً، أصدر غروفز شخصياً تعليمات لتنحية أوبنهايمر جانباً في 20 تموز (يوليو) 1943 خوفا من أن تتسرب أسرار التفجير النووي عن طريقه وعائلته إلى الاتحاد السوفييتي.
اختيار الموقع

في البداية اقترح وضع المشروع Y مع مختبر ميتالورجيك في شيكاغو، أو في منشأة كلينتون للأشغال الهندسية في أوك ريدج بولاية تينيسي، لكن فيما بعد تقرر إقامته في مكانٍ بعيد. تم رفضُ موقعٍ بالقرب من لوس أنجلوس وذلك لأسباب أمنية، كما تم رفض موقع في رينو في نيفادا لصعوبة الوصول له. وبناءً على رغبة وتوصيات أوبنهايمر، تم تضييق البحث للمناطق المجاورة لألباكركي في نيومكسيكو، بسبب امتلاكه مزرعة في جبال سانجر دي كريستو. من مميزات هذه المنطقة أن مناخها معتدل، ومتصلة بخطوط السكك الحديدية والاتصالات الجوية، وبعيدة جداً عن الساحل الغربي للولايات المتحدة لضمان عدم وجود أي تهديد ياباني على المنشأة، كما أن الكثافة السكانية للمنطقة قليلة.
في تشرين الأول (أكتوبر) 1942 قام الرائد جون دودلي من منطقة منهاتن الهندسية (المكون العسكري لمشروع مانهاتن) بعملية مسح لمناطق غالوب، ولاس فيغاس، ولافنتانا، وجيمز سبرينغز، وأوتوي. وأوصى بأحد المواقع قرب جيمز سبرينغز. في 16 تشرين الثاني (نوفمبر) قام أوبنهايمر ودودلي وغروفز وآخرين بجولة في الموقع. كان أوبنهايمر متخوفاً من أن ان التلال العالية المحيطة بالمكان ستجعله مخيفاً للعامة، أما المهندسين فكانو قلقين من إمكانية حدوث الفيضانات. لينتقل الفريق إلى منطقة أوتوي، بالقرب من مدرسة لوس ألاموس رانش. عبر أوبنهايمر عن إعجابه الكبير بالموقع، وتفضيله عن المواقع الأخرى، وأشاد بجمال المنطقة الطبيعي وإطلالته على جبال سانغري دي كريستو، التي أعتقد أنها ستلهم العاملين بالمشروع. قلق المهندسون من رداءة الطريق الواصل للمنطقة، وما إذا كانت إمدادات المياه ستكون كافية، وغير ذلك كانوا يشعرون أنها مثالية.
في 25 تشرين الثاني (نوفمبر) 1942 وافق وكيل وزير الحرب الأمريكي روبرت باترسون على تملّك الموقع، بمبلغ 440,000 دولار لشراء أرض مساحتها 54,000 فدان (22,000) هكتار، بالإضافة لأرض مساحتها 8,900 فدان (18,300 هكتار) كانت مملوكة ذاتياً للحكومة الاتحادية. كما منح وزير الزراعة كلود ويكارد 45,100 فدان (18,300 هكتار) من أراضي إدارة خدمة الغابات في الولايات المتحدة إلى وزارة الحرب الأمريكية لاستخدامها «ما دامت الضرورة العسكرية تفرض ذلك». فدعت الحاجة لإنشاء طريق جديد، وبعدها تم مد خط كهرباء بطول 40 كم (25 ميل). في النهاية بلغت صفقات شراء الأراضي في زمن الحرب 45,737 فدان (18,509 هكتار)، لكن أنفق فقط 414,971 دولار في النهاية. أكثر التكاليف كانت للمدرسة، حيثُ كلف بنائها 350,000 دولار، وAnchor Ranch بلغت تكلفتها 25,000 دولار. وتم وضع محاميان للتفاوض على صفقات مع الحكومة، حيثُ تم تعويض السكان من أصل إسباني الذين يسكنون المنطقة بـ7 دولارات للفدان الواحد فقط. كما تم سحب تصاريح الرعي، وتم شراء الأراضي الخاصة أو نزع ملكيتها للصالح العام باستخدام سلطة قانون الحرب الثانية. وتم انتزاع ملكية كل الممتلكات من معادن ومياه وأخشاب وغيرها من حقوق الأشخاص، لذلك لم يعد هناك أي سببٍ لدخول المنطقة من العامة. حالة الموقع أصبحت على شكلٍ غير منتظم، وذلك بسبب متاخمته لموقع نصب بانديلير الوطني وأراضي دفن الأمريكيين الأصليين.
التنظيم > عسكريا

كان العقيد جون هارمان أول قائد عسكري في لوس ألاموس؛ إذ انضم إلى مكتب سانتا فيه وكان برتبة مقدّم في 19 يناير 1943، وتمت ترقيته إلى عقيد في 15 فبراير. أصبحت لوس ألاموس مؤسسة عسكرية رسمياً في 1 نيسان (إبريل) 1943، وهو كان قد انتقل إلى لوس ألاموس في 19 إبريل. في أيار (مايو) 1943 خلفه المقدم ويتني آشبريدج، الذي كان خريج مدرسة لوس ألاموس ريتش. في نشرين الأول (أكتوبر) 1944 خَلَفَه المقدم جيرالد تايلر. ثم العقيد لايل سيمان في تشرين الثاني (نوفمبر) 1945، ثم العقيد هيرب جي في أيلول (سبتمبر) 1946. وكان القائد العسكري مسؤولاً أمام غروفز مباشرةً، وكان مسؤولاً عن البلدة والممتلكات الحكومية والعسكريين.
لزم المختبر وجود أربع وحدات عسكرية. الكتيبة إم بي، من وحدة قيادة الخدمات رقم 4817، وصلت من فورت رايلي في ولاية كانساس في (نيسان) نيسان (إبريل) 1943. كان عدد أفرادها الأولي 7 ضباط، و196 جندي؛ بحلول ديسمبر 1946 أصبح لديهم 9 ضباط و486 جندي، حيثُ كانوا يشغلون 44 مركز حراسة على مدار الساعة. كما تم تنشيط وحدة قيادة الخدمة المؤقتة (PED)، وهي من وحدات قيادة الخدمة رقم 4817، وقد قدمت من معسكر كليبورن في ولاية لويزيانا في 10 نيسان (إبريل) 1943. كل هؤلاء الرجال عملوا في مختلف الوظائف في جميع أنحاء المنشأة، مثل العمل في البويلرات، ومجمع المحركات، وقاعات الركام، بالإضافة للمحافظة على المباني والطرق. وبلغ أعلى عدد لقوات PED‏ 465 جندي، وتم حلها في 1 تموز (يوليو) 1946.
كما قدِم للمشروع في 17 نيسان (إبريل) 1943 كتيبة الفيلق المساعد الأول للجيش النسائي (WAAC) والذي كان نشطاً في فورت ستيل بولاية أوكلاهوما. في البداية كان عدد الفيلق ضابط واحد و7 مساعدات. ليصبح الفيلق (WAAC) المساعد فيلقاً رئيسياً باسم فيلق جيش المرأة (WAC) في 24 آب (أغسطس) 1943، وأصبحت الكتيبة جزءً من وحدة قيادة الخدمة رقم 4817، تتكون من ضابط و43 جندية. وبلغ العدد الأقصى لهذا الفيلق 260 امرأة في آب (أغسطس) 1945. وقد قامت فرقة الجيش النسائي (WAC) بالعديد من الوظائف المتنوعة، كالطهي، والقيادة، وعاملات هاتف، في حين عملت أخريات في المكتبات والكتابة وفي المستشفيات. وأجرى بعضهن بحوثاً علمية عالية التخصص داخل المجال التقني.
نشطت كتيبة الهندسة الخاصة (SED) في تشرين الأول (أكتوبر) 1943 كجزء من وحدة الخدمات التقنية رقم 9812. تتكون هذه الكتيبة من الأشخاص الذين يملكون المهارات التقنية أو أصحاب الشهادات العليا، وكان معظمهم مأخوذين من البرامج التدريبية المتخصصة للجيش. ومنعت سياسات وزارة الحرب منح تأجيل من الخدمة للرجال دون سن 22 سنة، لذلك تم إلحاقهم بكتيبة الهندسة الخاصة. حتى وصل أكبر عدد للكتيبة في 1,823 في آب (أغسطس) سنة 1945. وعمل جنود هذه الكتيبة في جميع مناطق مختبر لوس ألاموس.
السلاح على مبدأ الانشطار النووي > الأبحاث

المنطقة التقنية لمختبر لوس ألاموس
في سنة 1943 تركزت جهود التطوير على السلاح ذات مبدأ الانشطار النووي باستخدام البلوتونيوم والذي سُمي لاحقاً قنبلة الرجل النحيف. أسماء الثلاث قنابل الذرية التي تم تصميمها كانت (الرجل البدين، الرجل النحيف، الولد الصغير)، تمت تسميتها من قِبل روبرت سيربر، والذي اختار الأسماء بناءً على تصميم شكل القنبلة. قنبلة الرجل النحيف كانت ذات شكل طولي، والاسم اشتق من رواية الرجل النحيف من تأليف داشييل هاميت، وسلسلة الأفلام التي تحمل نفس الإسم. أما قنبلة الرجل البدين فكانت ذات شكل دائري ومنتفخ واشتقت من دور الممثل سيدني غرينستريت في فيلم الصقر المالطي. وقنبلة الولد الصغير وهي الأخيرة، واشتق الاسم من الدور الذي لعبه اليشا كوك الابن في نفس الفيلم، حيثُ كان يطلق عليه همفري بوغارت هذا الاسم.
في عدة مؤتمراتٍ عقدت في أبريل ومايو 1943 وضع فيها خطة المختبر لذلك العام. وقدر أوبنهايمر الكتلة الحرجة لليورانيوم 235، مع صيغة تستند إلى نظرية الانتشار التي وضعها ستان فرانكل وإلدريد نيلسون في بيركلي. حيث وضع احتياج المختبر لكتلة 25 كغم من مادة اليورانيوم 235، ولكن كان ذلك مجرد رقم تقريبي. واستند على تبسيط الافتراضات، خاصة أن جميع النيوترونات لها نفس السرعة، كما أن جميع التصادمات مرنة، وهي متناثرة ومتناحية وأن متوسط المسار الحر للنيوترونات في النواة هي نفسها. وتعمل شعبة هانز بيته وخاصة مجموعة T-2 المتخصصة بنظرية الانتشار، وقسم السيد ريتشارد فاينمان T-4 المتخصص بمشاكل الانتشار على تحسين النماذج النظرية خلال الأشهر المقبلة. كما طور بيث وفينمان صيغة لكفاءة التفاعل.
لم توجد أي صيغة أدق من القيم الموضوعة؛ وكانت قيم المقاطع العرضية مشكوكٌ فيها، ولم يحدد البلوتونيوم بعد. وسيكون قياس هذه القيم من الأولويات، لكن المختبر يملك 1 غرام فقط من اليورانيوم 235، وميكروغامات من البلوتونيوم. لذلك أسقطت كاهل هذه المهمة عن القسم P للسيد باشر. وقام قسم P-2 للسيد ويليامز بتنفيذ التجربة الأولى في يوليو 1943، واستخدم القسم اثنين من أكبر مولدات فان دي غراف لقياس نسبة النيوترونات في انشطار البلوتونيوم بالمقارنة مع اليورانيوم. كما تم التفاوض مع مختبر المعادن للحصول على 165 ميكوغرام من البلوتونيوم، وتم استلام الكمية في 10 يوليو 1943. وقد تمكن السيد باشر من قياس كمية النيوترونات ناتجة عن كل انشطار نووي لمادة البلوتونيوم 239 وكانت 2.64 ± 0.2، أي حوالي 1.2 ضعف مادة اليوانيوم 235. وحاول تيترتون وبويس مكدانيل من قسم السيد ويلسون P-1 قياس الوقت الذي يستغرقه انبعاث النيوترونات من نواة اليورانيوم 235 عند انشطارها. وقد اعتقدوا بأن معظمها ينبعث بأقل من 1 نانوثانية. وأظهرت التجارب اللاحقة أن الانشطار استغرق أقل من نانوثانية أيضاً. ومع ذلك استغرق تأكيد العلماء على أن عدد النيوترونات المنبعثة متساوية في النيوترونات البطيئة والسريعة وقتاً طويلاً، ولم يتأكد تماماً حتى خريف سنة 1944.
زار جون فون نيومان مختبر لوس ألاموس في سبتمبر 1943، وشارك في مناقشات مختلفة حول الأضرار التي ستُحدثها القنبلة الذرية. وأوضح أنه في حين أن الضرر الناجم عن انفجار صغير يتناسب طردياً مع الاندفاع (متوسط الضغط الناتج من مرات الانفجار خلال التفجير)، فإن الضرر الناجم عن الانفجارات الكبيرة مثل القنبلة الذرية سيحدده ضغط الذروة، الذي يعتمد على الجذر التكعيبي لطاقته. السيد بيث أثبت لاحقاً أن 10 كيلوطن من مادة تي أن تي سينتج عنها ضغط يزيد عن (10 كيلو باسكال) في الظروف الطبيعية، وبالتالي يؤدي إلى أضرار جسيمة داخل دائرة نصف قطرها 3.5 كم.
السلاح على مبدأ الانشطار النووي > التطوير

عُين ويليام بارسونز رئيساً لقسم الذخائر والهندسة في يونيو 1943 بناءً على توصية من بوش وكونت. والسيد تولمان عمل في هذا القسم لجلب القوى البشرية العاملة لتطوي السلاح، لذا جلب جون ستريب وتشارلز كريتشفيلد وسيث ندرمير من المعهد الوطني للمعايير والتقنية. وتم تقسيم هذا القسم إلى 5 مجموعات، وكان قادة المجموعات كالتالي: المجموعة الرئيسية الأولى E-1 بقيادة إدوين ماكميلان، المجموعة E-2 بقيادة كينيث بينبريدج (للأجهزة والمعدات)، المجموعة E-3 بقيادة روبرت برود (تطوير الصمامات الكهربائية)، والمجموعة E-4 بقيادة كريتشفيلد (لعملية القذف، والهدف والمصدر)، المجموعة E-5 بقيادة ندرمير (للانفجار الداخلي). لاحقاً تمت إضافة مجموعتين أو أكثر في خريف 1943، فالمجموعة E-7 بقيادة نورمان رامسي (للتوزيع)، والمجموعة E-8 بقيادة جوزيف هيرسشفيلدر (للمقذوفات الداخلية).
تم تأسيس أرض دائمة عند مزرعة أنشور. للسلاح الذي لن يكون عادياً، وكان لا بد من تصميم الموقع بالرغم من غياب معلومات مهمة جداً مثل الكتلة الحرجة للسلاح. كما كان من معايير التصميم أن السلاح سيكون له سرعة فوهة تُقدر بـ3000 قدم بالثانية (910 م/ث)؛ حيثُ أن الأنبوب سوف يزن (0.91 طن) بدلاً من الوزن السابق (4.5 طن) لكل أنبوب مع نفس الطاقة؛ ولذلك تم تصنيع السلاح من سبائك الفولاذ؛ ليتحمل ضغطاً على مؤخرته يصل إلى 75,000 رطل لكل بوصة مربعة (520,000 كيلو باسكال)؛ ويجب أن يكون السلاح بثلاث مناطق متفجرة. ولأنه سوف يطلق لمرة واحدة فقط، البرميل يجب أن يكون أخف وزناً من السلاح السابق. كما أنها لا تتطلب وجود آليات ارتدادية أو حلزونية. وأشرف على حسابات منحنيات الضغط هيرسشفيلدر في المختبر المختبر الجيوفيزيائي، قبل انضمامه إلى مختبر لوس ألاموس.
في الوقت الذي كان الانتظار حتى يتم تصنيع السلاح في معامل سلاح البحرية، تم اختبار جميع أنواع الاندفاع الذاتي. قام هيرسشفيلدر بإرسال جون ماجي إلى أحد المناجم التجريبية التابعة لدائرة المناجم الأمريكية في منطقة بروسيتون (بنسيلفانيا) لاختبار نظام الدفع والإطلاق. وأجريت اختبارات في مزرعة أنشور على سلاح عيار 3″/50 (76 ملم). مما يسمح بالضبط الدقيق لأجهزة الاختبار. وقد وصلت أول أنبوبتين إلى لوس ألاموس في 10 مارس 1944، وبدأت اختبارات الإطلاق تحت إشراف توماس أولمستيد بشكل مباشر، والذي له الخبرة في مثل تلك العمليات في دالغرين (فيرجينيا). تم اختبار الإطلاق ناشئ عن قوة ضغط تصل إلى 80,000 رطل لكل بوصة مربعة (550,000 كيلو باسكال). وقامت مجموعة برود بالتحقيق في أنظمة الصمامات، واختبار مقاييس الارتفاع للرادار، والصمامات التقاربية، والصمامات البارومترية لقياس الارتفاع.
وأجريت الاختبارات باستخدام مقياس الارتفاع الراداري من النوع الترددي المعروف باختصار AYD ونمط نبض يعرف باسم 718. وقدمت تعديلات على AYD من قِبل شركة مختبرات نوردين بموجب عقد OSRD. وعندما تم تصنيع النمط 718، اتصلت شركة شركة راديو أمريكا لتزويد المشروع بأنظمة بذيل رادار تحذيري جديد (AN/APS-13)، سمي لاحقاً آرشي، وكان ذلك إضافات تحسينية فقط، يمكن أن تساعد أكثر بعمل مقياس الارتفاع الراداري. الأنبوب الثالث وصل إلى لوس ألاموس في أبريل 1944، وتم اختبارها في شهر مايو حيثُ أُطلقت من طائرة بيتشكرافت موديل 18، تبعتها اختبارات إسقاط كاملة النطاق في شهري يونيو ويوليو. كانت الاختبارات ناجحة تماماً، بينما استمرت حدوث المشاكل مع نظام AYD. لذلك تم الاعتماد على نظام الآرشي، على الرغم من النقص الشديد في أنابيب الاختبار في أغسطس 1944، والذي أدى لإعاقة عمل الاختبارات. وقد قامت طائرة فضية اللون من نوع بوينغ بي-29 سوبر فورترس باختبار اطلاق قنبلة رجل نحيف بعد انطلاقها من قاعدة إدواردز الجوية في مارس ويونيو لسنة 1944.
السلاح على مبدأ الانضغاط الداخلي

بدأ العمل على طريقة بديلة لتصميم القنبلة، المعروفة باسم الانفجار الداخلي، من قِيَل مجموعة نيديرماير E-5. خلال مؤتمر نيسان (إبريل) 1943 تخيّل سيربير وتولمان الانفجارات كوسيلة تجميع قطع من المواد الانشطارية معاً لتشكيل كتلة حرجة. كانت الفكرة تتمور حول استخدام المتفجرات لسحق كمية من المواد الانشطارية إلى أشكال أصغر حجماً وأكثر كثافة. عندما تجمع الذرات الانشطارية مع بعضها يزيد معدل التقاط النيوترونات، وتتشكل كتلة حرجة يجب نقل المعدن لمسافات قصيرة فقط، بحيث يتم تجميع الكتلة الحرجة بوقت أقل بكثير من الوقت المستغرق بطريقة البندقية. في ذلك الوقت، كانت فكرة استخدام المتفجرات بهذه الطريقة جديدة تماماً. لتسهيل العمل، تم إنشاء مصنع صغير في آنكور رانش لصب الأشكال المتفجرة.
خلال عام 1943، اعتبر الانفجار الداخلي مشروعاً احتياطياً في حال ثبت أن طريقة المدفع غير عملية لأي سبب. أُسر فيزيائيون نظريون مثل بيث وأوبنهايمر وتيلير بفكرة تصميم قنبلة ذرية جعلت استخدام المواد الانشطارية أكثر كفاءة، وأتاحت استخدام مواد أقلّ نقاءً. كانت هذه مزايا جاذبة لغروفز. لكن في حين أظهرت تحقيقات نيديرماير عام 1943 وبدايات 1944 عن الانفجارات أن النتائج واعدة، كان من الواضح أن المشكلة ستكون أكثر صعوبة من المنظور النظري والهندسي من تصميم المدفع. في تموز (يوليو) 1943، كتب أوبنهايمر إلى جون فون نيومان يطلب المساعدة، واقترح أن يزور لوس ألاموس حيث يمكنه الحصور على فكرة أفضل عن مشروع باك روجرز.
في ذلك الوقت، كان فون نيومان يعمل في مكتب الذخائر التابع للبحرية، جامعة برينستون، ولدى NDRC. ناشد أوبينهايمر وغروفز وبارسونز كل من تولمان والإدميرال وليام بورنيل للتخلّي عن فون نيومان. زار نيومان لوس ألاموس منذ 20 أيلول (سبتمبر) حتى 4 تشرين الأول (أكتوبر) 1943. استناداً إلى عمله الأخير في موجة الانفجار والحشوات المشكّلة المستخدمة في القذائف الخارقة للدروع، اقترح استخدام شحنة مشكّلة شديدة الانفجار لتحدث انفجاراً داخلياً في القلب الكروي. عقد اجتماع مجلس الإدارة في 23 أيلول (سبتمبر) تقرر فيه التقارب مع جورد كيستياكوفسكي، وهو خبير مشهور في مجال المتفجرات عمل في OSRD للاقناعه بالانضام إلى مختبر لوس ألاموس.على الرغم من تردّده، إلا أنه وافق في تشرين الثاني (نوفمبر). وأصبح موظفاً متفرغاً في 16 شباط (فبراير) 1944، كما أصبح نائب بارسونز في مهام الانفجارات؛ أصبح ماكيلان نائبه في مهمة نوع المدفع. تم تحديد الحجم الأقصى للقنبلة في هذا الوقت بـ 1.5 × 3.7 أمتار من حجم القنبلة B-29.
قنبلة الولد الصغير

المقالة الرئيسة: الولد الصغير
بعد أن أعاد أوبنهايمر تنظيم مختبر لوس ألاموس في تموز (يوليو) 1944، كان العمل على سلاح اليورانيوم من نوع المدفع مركّزاً في مجموعة فرانسيس بيرتش O-1. كان هذا المفهوم متّبعاً بحيث أنه في حالة الفشل في تطوير قنبلة انفجارية، فإنه يمكن استخدام اليورانيوم المخصب على أقل تقدير. من ذلك الوقت فصاعداً، كان يجب العمل على نوع المدفع باستخدام اليورانيوم المخصب فقط، وقد أتاح هذا تصميم قنبلة «الرجل النحيف»، لتكون نموذجاً مبسّطاً إلى حدٍ كبير. لم يعد هناك حاجة لمدفع عالي السرعة، بل كان بالإمكان استبداله بسلاح أبسط، أقصر بما فيه الكفاية ليلائم قنبلة B-29. سمي التصميم الجديد بقنبلة الولد الصغير.
بعد عدّة محاولات، وصلت أول شحنة من اليورانيوم المخصب قليلاً (13-15% يورانيوم-235) إلى أوك ريدج في آذار (مارس) 1944. بدأت شحنات اليورانيوم المخصب بالوصول في تموز (يونيو) 1944. كانت التجارب الحرجة ومرجل الماء ذات أولوية، لذا لم يتسلم علماء المعادن أي عينات حتى آب (أغسطس) 1944.  في غضون ذلك، أجرى القسم CM تجارب باستخدام هيدريد اليورانيوم. اعتبر القسم T ذلك كمادّة نشطة محتملة. كانت الفكرة أن قدرة الهيدروجين كمسؤول نيوتروني ستعوّض فقدان الكفاءة، لكن وكما ذكر بيث لاحقاً، فإن كفائتها كانت لا تذكر أو كما قال فينمان، هي كفاءة قليلة، تم إسقاط الفكرة بحلول آب (أغسطس) 1944.
طوّر مشروع فرانك سبيدينغ (مشروع أميس) عملية أميس، وهي طريقة لإنتاج معدن اليورانيوم في نطاقٍ صناعي، لكن سيريل ستانلي سميث،  القائد المنتسب لقسم التعدين، كان قلقاً حيال استخدام اليورانيوم عالي التخصيب بسبب الخطر المترتب على تشكيل كتلة حرجة. كان اليورانيوم عالي التخصيب أكثر قيمة من اليورانيوم الطبيعي، وقد أراد سيريل تجنّب خسارة حتى لو مليغرام واحد منه. وظّف سيريل ريتشارد بيكر، وهو كيميائي سبق وعمل مع سبيدينغ، وعملا معاً على تكييف عملية أميس لاستخدامها في مختبر لوس ألاموس. في شباط (فبراير)، أنجز بيكر وفريقه عشرين عملية تخفيض لـ360 غرام وسبعة وعشرين عملية تخفيض لـ500 غرام باستخدام رباعي فلوريد اليورانيوم المخصب.
تم إنتاج نوعين تصاميم المدافع، صُنع النوع A من سبائك الصلب والنوع B صنع من الصلب العادي. اختير النوع الثاني للأنتاج لأنه كان أخف. مواد الإشعال والوقود المختارة كانت نفس المواد التي سبق اختيارها لإنتاج قنبلة الرجل النحيف.{تم إجراء  اختبار إطلاق القذيفة المجوفة وإدراج الهدف باستخدام بندقية معايرة 3 إنش\50 وهيسبانو-سويزا إتش إس 404. بدءاً من كانون الأول (ديسمبر) 
كان اختبار الإطلاق مكتملاً بمقياس كامل. ما يثير الدهشة أن صندوق الاختبار الأول كان الأفضل من تلك التي صممت في الاختبارات الأخرى التي أجريت. فقد استخدم هذا الصندوق في أربعة اختبارات إطلاق واستخدم في نهاية المطاف عند إطلاق الولد الصغير في الهجوم النووي على هيروشيما وناجازاكي. تم الانتهاء من مواصفات التصميم في شباط (فبراير) 1945، ووقعت عقود للسماح ببناء المكونات.استخدمت ثلاث مصانع لتنفيذ التصميم بحيث لا يحوز أحد على نسخة من التصميم كاملاً. فقد تم بناءالمدفع والجزء الخلفي من قبل مصنع المدافع البحري في واشنطن العاصمة، والهدف والصندوق وبعض المكونات الأخرى صنعت في مصنع الذخائر البحرية في سنتر لاين؛ والذيل ومساند الحاضنة في شركة إكسبرت توول أند داي" في ديترويت
اختبار ترينيتي

نظراً لتعقيد سلاح الانفجار الداخلي، تقرّر أنه وعلى الرغم من هدر المواد الانشطارية، إجراء اختبار أولي. وافق غروفز على الاختبار، على أن يتم استعادة المادة الفعالة. اختار أوبنهايمر إجراء اختبار الأسلحة النووية على نطاق واسع واطلق عليه ترميزاً «ترينيتي Trinity». في آذار (مارس) 1944، أسندت مهمة التخطيط للاختبار إلى كينيث بينبريدج، وهو بروفيسور في الفيزياء في جامعة هارفارد الذي اختار بدوره مجموعة القصف بالقرب من مطار ألاموغوردو العكسري كموقع للاختبار. عمل بينبريدج مع الكابتين صاموييل دافالوس على بناء معسكر قاعدة ترينيتي ومرافقه، والتي ضمّت ثكنات ومستودعات وورش عمل.
لم يستسغ غروفز احتمال تفسير فقدان بلوتونيوم قيمته مليار دولار للجنة مجلس الشيوخ، لذا تم بناء مركب حاوية أسطواني حمل اسم «جامبو» لاستعادة المادة الفعالة في حال فشل الاختبار. وكان طول هذه المركبة 7.6 متراً وعرضها 3.7 متراً، تم تصنيعها من 214 طن طولي من الحديد والصلب بواسطة بابكوك وويلكوكس في باربيرتون في أوهايو. جلبت إلى نيو مكسيكو في قاطرة خاصة ثم نقلت لمسافة 40 كم الأخيرة إلى موقع الاختبار على متن مقطورة سحبها جراران. عند وصولها، كانت الثقة بطريقة الانفجار مرتفعة بما في الكفاية، وكان البلوتونيوم المتوفر كافياً، لذا قرّر أوبنهايمر عدم استخدامه. لكن بدلاً من ذلك، فقد وُضع في قمة برج الصلب على ارتفاع 730 متراً من السلاح كمقياس تقريبي لمدى قوة الانفجار. في النهاية، نجا جامبو، على الرغم من أن البرجين لم يصمدا، ما أضاف مصداقية للاعتقاد بأن جامبو كان سيشهد انفجاراً مدوياً بنحاح.
أجري تفجير الاختبار الأولي في 7 أيار (مايو) 1945 لمعايرة الأدوات. أقيمت منصة اختبار خشبية على بعد 730 متراً من أرض الإطلاق، كوّم عليها 98 طن من مادة تي إن تي مع منتجات انشطار نووية على شكل سبيكة يورانيوم من موقع هانفورد، تم فكّها وصبّها في أنابيب داخل المتفجرات. أشرف أوبنهايمر على هذا التفجير رافقه العميد توماس فاريل. جمع من هذا الاختبار الأولي بيانات أثبتت أهمية اختبار ترينيتي.
بالنسبة للاختبار الفعلي، تمّ رفع الجهاز الذي لقّب بـ«الأداة» إلى أعلى برج فولاذي ارتفاعه 100 قدم (30 متراً)، إذ أن التفجير على هذا الارتفاع يعطي مؤشراً أفضل عن كيفية تصرّف السلاح عند إسقاطه من المفجّر. التفجير في الهواء عظّم الطاقة المطبّقة على الهدف، وولّد تداعيات نووية أقل. تم تجميع الأداء بإشراف نوريس برادبيري بالقرب من بيت مزرعة ماكدونالد في 13 يوليو، وكان الأمر محفوفاً بالمخاطر فوق البرج في اليوم التالي. من المراقبين كان بوش، تشادويك، كونانت، فاريل، فيرمي، غروفز، لورانس، أوبيتهايمر وتولمان. عند الساعة 5:30 يوم 16 تموز (يوليو) 1945، انفجرت الأداى بطاقة تكافئ حوالي 20 كيلو طن من «تي إن تي»، مخلّفةً حفرة من الترينيتايت (زجاج مشعّ) في الصحراء بعرض 250 قدماً (76 متراً). تم استشعار موجة الصدمة على بعد 100 ميل (160 كم)، ووصلت سحابة الفطر (شكلها بشكل حبة الفطر) إلى ارتفاع 7.5 ميل (12.1 كم). وسمع دوي الانفجار في مناطق بعيدة بُعد منطقة إل باسو في تكساس، لذا أصدر غروفز فصة تغطية عن الانفجار في مجلة الذخائر.
التحديات الصحية والأمنية

وُضع برنامج طبّي في لوس ألاموس بإشراف الكابتن جيمس نولان من الوحدات الطبية في الجيش الأمريكي. في البداية، أنشئ مستوصف صغير يضم خمسة أسرّة للمدنيين، ومستوصف آخر يضم ثلاثة أسرّة للعسكريين. تم التعامل مع بعض الحالات الأكثر خطورة في مستشفى بيرنز العام للجيش في سانتا في، لكن سرعات ما اعتبر العلاج في المستشفى غير مرضِ بسبب ضياع الوقت نظراً لطول المسافة والمخاطر الأمنية. أوصى نولان بتوسيع المستوصفات وترقيتها لمستشفيات تضم 60 سريراً. افتتحت مستشفى ضمّت 54 سريراً عام 1944، عمل فيها أفراد من الجيش. كما انضمّ لهذه المستشفى طبيب أسنان في آذار (مارس) 1944. أما قائد الفيلق البيطري الضابط ج. ستيفنسون فقد تمّ تعيينه لرعاية كلاب الحراسة.
كانت المرافق المخبرية لإجراء الأبحاث الطبية محدودة، مع ذلك أجريت بعض الأبحاث على آثار الإشعاعات وامتصاصها والتأثير السمّي للمعادن، تحديداً البلوتونيوم والبيريليوم في حالات الحوادث. بدأ الفريق الصحّي إجراء اختبارات بول لعمال المختبرات في بدايات عام 1945، وكشفت العديد من الاختبارات عن مستويات خطيرة من البلوتونيوم. كما أن العمل في المرجل المائي عرّض العمال في بعض الأحيان إلى منتجات انشطارية خطيرة. حدث 24 حادثاً مميتاً في لوس ألاموس بين افتتاحه عام 1943 وأيلول (سبتمبر) 1946. حدثت معظم هذه الحوادث للعمال في مجال البناء. توفي أربعة علماء بما فيهم هاري داغليان ولويس سلوتين.
حماية المشروع

في 10 آذار (مارس) 1945، اصطدمت قنابل بالونية يابانية بخطوط الكهرباء، فأدّت زيادة الطاقة الناجمة عن ذلك إلى إغلاق مفاعلات مشروع مانهاتن في هانفورد مؤقتاً. سبّب هذا الحادث قلقاً شديداً في لوس ألاموس خوفاً من أن يكون الموقع يتعرض لهجوم. ففي إحدى الليالي كان الجميع يحدقون في ضوءٍ غريبٍ في السماء. أشار أوبنهايمر لاحقاً إلى أن هذا يدلل على أنه «حتى مجموعة من العلماء ليسوا معصومين ضد أخطاء الاقتراحات والهستيريا».
نظراً لوجود عدد كبير من الأشخاص في الموقع، كانت مهمة الحماية والأمان صعبة. تم تشكيل مفرزة خاصة عرفت باسم «فيلق الاستخبارات المضاد» مهمتها معالجة قضايا الأمن في مشروع مانهاتن. بحلول عام 1943، كان من الواضح أن الاتحاد السوفييتي كان يحاول اختراق المشروع. كان أكثر الجواسيس السوفييت نجاحاً «كلاوس فوتشس» من البعثة البريطانية. أثّر الكشف عن نشاطاته التجسسية عام 1950 على علاقات تعاون الولايات المتحدة النووي مع بريطانيا وكندا سلبياً. لاحقاً، تم الكشف عن حالات تجسس أخرى، وتم القبض على هاري غولد وديفيد غرينغلاس وجوليوس وإيتيل روزنبرغ. ظل جواسيس آخرون غير معروفين لعقود مثل ثيودور هول.