ארנסט לורנס
פיתוח הפצצה הגרעינית

לורנס היה אחת הדמויות המרכזיות בפרויקט פיתוח הפצצה הגרעינית האמריקאית במהלך מלחמת העולם השנייה ("פרויקט מנהטן"). בשנת 1939, לאחר שהתפרסם כי אוטו האן גרם לביקוע גרעיני של גרעיני אורניום על ידי פגיעה של נייטרונים, החל לורנס לעסוק במחקר בתחום. אולם בארצות הברית התנהל בעצלתיים הפרויקט של פיתוח פצצה שתשתמש בעקרון הביקוע, והוא התעורר בשל החשש שגרמניה הנאצית מפתחת פצצה גרעינית, ובעקבות התקדמות המחקר בנושא של מדעני הגרעין בבריטניה. הבריטים הסיקו שאורניום 235 יכול לשמש לפיצוץ גרעיני ושהמסה הקריטית שלו היא בסדר גודל של קילוגרמים אחדים, ולא של טונות כפי שחשבו קודם. מספר מדענים בריטים ואמריקאים, בראשות לורנס וארתור קומפטון, ניסו להאיץ את תהליך פיתוח הפצצה. ניסיונותיהם החלו להתממש כאשר האחריות לנושא עברה לידיו של וניבר בוש, ראש "הוועדה הלאומית למחקר ביטחוני".
תרומתו המדעית העיקרית של לורנס הייתה בתחום העשרת האורניום. לורנס היה אחראי לפיתוח שיטת ההפרדה האלקטרומגנטית, שמתבססת על התלות במסה שיש למסלול התנועה של חלקיק טעון בתוך שדה מגנטי. ככל שהמסה גדולה יותר, כך גם רדיוס המסלול המעגלי של החלקיק יהיה גדול יותר. כך אפשר להפריד (לפחות חלקית) בין האיזוטופים השונים של האורניום, ולקבל חומר עשיר יותר באיזוטופ אורניום 235 שמשתתף בתגובת השרשרת הגרעינית, לעומת האיזוטופ אורניום-238 שמפריע לה. הגם שלא הגה את השיטה, הניסיון הרב של לורנס בשימוש במגנטים גדולים הפך אותו לאיש המתאים ביותר לעמוד בראש פרויקט היישום שלה.
בעזרת המגנטים של הציקלוטרונים הוא פיתח במעבדה בברקלי את הקלוטרון (Calutron - על שם אוניברסיטת קליפורניה), ואחר כך פיקח על בניית הקלוטרונים במפעל הגדול להעשרת האורניום באוק רידג' שבטנסי, ועל תיקון התקלות הרבות שהתגלו בהם. תקלות אלו נבעו מתהליך הבנייה המזורז של הקלוטרונים. אף על פי ששיטה זו לא הייתה היחידה שבה השתמשו באוק רידג' להעשרת האורניום, היא הייתה הראשונה שפעלה בהצלחה, והייתה השיטה העיקרית בהעשרת האורניום של "ילד קטן", הפצצה שהוטלה על הירושימה. לאחר המלחמה הצליחו להתגבר על הבעיות שהיו לשיטות ההעשרה האחרות, ושיטה זו נזנחה, אולם השימוש בה היה חיוני לעמידה בלוח הזמנים התובעני של פרויקט מנהטן.
גם במסלול השני לייצור חומר בקיע לפצצה הייתה ללורנס יד - ייצור הפלוטוניום. הדרך לייצר אותו מאורניום התגלתה במעבדה שלו בברקלי על ידי אדווין מקמילן, גלן סיבורג ושותפיהם למחקר. מעבדת הקרינה בברקלי הפכה לאחד ממרכזי המחקר החשובים במהלך המלחמה, והדבר השפיע על אופייה: ממעבדה בה היו עשרות אנשי צוות, היא גדלה למעבדה בת למעלה מ־1,000 איש. היא גם הפכה ממוסד מדעי טהור, למוסד שכפוף לכללים צבאיים ולסיווג ביטחוני. גם לורנס נאלץ להגביל את מנהגו לחלוק מידע עם מדענים עמיתים, אם כי לא תמיד עמד בכך.
מעבר לתרומה הספציפית שלו בתחום העשרת האורניום, לורנס לקח חלק חשוב בניהול הכללי של פרויקט בניית הפצצה. כשהאחריות על הפרויקט עברה לצבא, והוא הפך ל"פרויקט מנהטן", תמך לורנס בהקמת מעבדה מיוחדת שתרכז את פיתוח הפצצה עצמה, מעבדה שהוקמה לבסוף בלוס אלמוס. לורנס הציע שבראש המעבדה יעמוד איש המעבדה שלו בברקלי, אדווין מקמילן. אך ההחלטה הייתה בידי ראש הפרויקט, הגנרל לסלי גרובס. גרובס רצה בתחילה שלורנס עצמו יעמוד בראש המעבדה, אך הוא היה נחוץ גם בפרויקט העשרת האורניום, ולבסוף בחר גרובס ברוברט אופנהיימר. על אף שאופנהיימר היה ידידו, זעם לורנס על ההחלטה. הוא לא האמין שאופנהיימר, התאורטיקאי, יוכל לעמוד בראש מעבדה כזו, וגם לא בטח בו בשל עמדותיו השמאלניות.
לורנס, רוברט אופנהיימר, ארתור קומפטון ואנריקו פרמי היו חברים בצוות שהתבקש להמליץ כיצד להשתמש בפצצות הגרעיניות, לאחר שהושלם פיתוחן. בתחילה תמך לורנס ברעיון לבצע הדגמה של פעולת הפצצה בפני נציגים של יפן על מנת לשכנע אותם להיכנע, אולם לבסוף הוא השתכנע להצטרף לדעת שאר חברי הוועדה, שהמליצו ב־16 ביוני 1945 על "שימוש צבאי מיידי" בפצצה. חודש אחר כך נכח לורנס בניסוי טריניטי שנערך בניו מקסיקו, ובו פוצצה לראשונה פצצה גרעינית.