리처드 파인만
맨해튼 계획

1941년, 유럽에서는 제2차 세계 대전이 발발했지만 미국은 아직 전쟁이 시작되지 않은 상태에서 파인만은 여름을 펜실베니아의 프랭크포드 무기고(Frankford Arsenal)에서 탄도 문제를 연구하는 데 보냈다. 진주만 공격이 미국을 전쟁으로 몰아넣은 후, 파인만은 맨해튼 프로젝트의 일환으로 원자 폭탄에 사용할 농축 우라늄을 생산하는 수단을 연구하던 로버트 R. 윌슨Robert R. Wilson에 의해 모집되었다. 당시 파인만은 대학원 학위를 취득하지 못했다. 프린스턴에 있는 윌슨의 팀은 우라늄-235와 우라늄-238을 전자기적으로 분리하기 위한 아이소트론(isotron)이라는 장치를 연구하고 있었다. 이것은 캘리포니아 대학교의 방사선 연구소에서 윌슨의 전 멘토인 어니스트 로런스의 팀이 개발 중인 캘루트론에서 사용하는 것과는 완전히 다른 방식으로 수행되었다. 서류상으로는 등전자가 칼루트론보다 몇 배나 더 효율적이었지만 파인만과 폴 올룸Paul Olum은 그것이 실용적인지 여부를 결정하기 위해 분투했다. 결국 로렌스의 권고로 아이소트론 프로젝트는 포기되었다.
1943년 초, 로버트 오펜하이머는 원자폭탄이 설계되고 제조될 뉴멕시코의 메사에 비밀 연구소인 로스앨러모스 연구소를 설립하고 있었다. 프린스턴 팀에게 그곳으로 재배치하자는 제안이 있었다. 윌슨은 후에 "전문 군인 무리와 같이 우리는 로스앨러모스에 가기 위해, 단체로, 등록했다."라고 회상했다. 다른 젊은 물리학자들과 마찬가지로, 파인만은 곧 시카고에서 멀리 떨어진 파인먼에게 전화를 걸어 알라인을 위해 뉴멕시코 앨버커키의 요양소를 찾았다고 알리는 카리스마 넘치는 오펜하이머의 마법에 걸렸다. 그들은 1943년 3월 28일 기차로 떠나 뉴멕시코로 가장 먼저 출발한 사람들 중 하나였다. 철도 회사는 알린에게 휠체어를 제공했고, 파인만은 그녀를 위해 개인 방에 대한 추가 요금을 지불했다. 그곳에서 그들은 결혼 기념일을 보냈다.
로스앨러모스에서, 파인만은 한스 베테의 이론적(T) 디비전에 배치되어, 그룹 리더가 될 만큼 베테에게 깊은 인상을 주었다. 그와 베테는 로버트 서버Robert Serber의 이전 연구를 바탕으로 핵분열 폭탄의 폭발력을 계산하기 위한 베테-파인만 방정식을 개발했다. 그는 주니어 물리학자로서, 이 프로젝트의 중심이 아니었다. 그는 이론 부문에서 인간 컴퓨터들의 연산 그룹을 관리했다. 스탠리 프랭클Stan Frankel과 니콜라스 메트로폴리스Nicholas Metropolis와 함께, 그는 계산을 위해 IBM 천공 카드를 사용하는 시스템을 만드는 것을 도왔다. 그는 나중에 커넥션 머신(Connection Machine)에서 사용한 새로운 로그 연산 방법을 발명했다. 열성적인 드러머인 파인만은 기계가 음악적 리듬을 따르도록 하는 방법을 알아냈다.
로스앨러모스에서의 다른 연구에는 핵분열성 물질 조립체가 임계치에 얼마나 가까운지를 측정하기 위해 소형 원자로인 로스앨러모스 "물 보일러"의 중성자 방정식을 계산하는 것이 포함되었다.
이 작업을 완료한 후 파인만은 맨해튼 계획이 우라늄 농축 시설을 갖고 있던 테네시주 오크리지에 있는 클린턴 엔지니어 제작소(Clinton Engineer Works)로 파견되었다. 그는 특히 농축 우라늄이 중성자 감속재 역할을 하는 물과 접촉할 때 임계사고를 피할 수 있도록 재료 저장을 위한 안전 절차를 고안하는 데 그곳의 엔지니어를 도왔다. 그는 핵물리학에 대한 강의를 일반 직원들에게 제공하여 그들이 위험을 깨닫게 해줄 것을 주장했다. 그는 농축되지 않은 우라늄은 양이 얼마든지 안전하게 저장될 수 있지만 농축된 우라늄은 조심스럽게 다루어야 한다고 설명했다. 그는 다양한 등급의 농축에 대한 일련의 안전 권장 사항을 개발했다. 그는 오크리지의 사람들이 그의 제안에 어려움을 느낀다면, 로스앨러모스가 "그렇지 않으면 그들의 안전에 대해 책임을 질 수 없다"고 알려야 한다는 말을 들었다.
로스앨러모스로 돌아온 파인만은 제안된 수소화 우라늄 폭탄(Uranium hydride bomb)에 대한 이론적인 작업과 계산을 책임지는 그룹의 책임자가 되었는데, 이것은 궁극적으로 실현 불가능한 것으로 판명되었다. 그는 물리학자 닐스 보어에 의해 일대일 토론을 요청받았다. 그는 나중에 그 이유를 발견했는데: 대부분의 다른 물리학자들은 보어와 논쟁을 벌이기에는 너무 경외심이 강했다. 파인만은 보어의 생각에 결점이 있다고 생각되는 어떤 것도 강력하게 지적하면서 그러한 억제를 하지 않았다. 그는 보어를 다른 누구 못지않게 존경한다고 말했지만, 그가 물리학에 대해 이야기하게 되면, 그는 너무 집중하게 되어 사회적 섬세성에 대해 잊어버리게 될 것이라고 말했다. 아마도 이것 때문에 보어는 결코 파인만에게 호의적이지 않았다.
보안을 위해 격리된 로스앨러모스에서 파인만은 물리학자들의 캐비닛과 책상에 있는 잠금 장치를 조사하면서 즐거워했다. 그는 종종 그들이 공장 설정에 잠금 조합을 남겨두거나, 조합을 기록하거나, 날짜와 같이 쉽게 추측할 수 있는 조합을 사용한다는 것을 발견했다. 그는 물리학자가 사용할 수 있다고 생각하는 숫자를 시도하여 한 캐비닛의 조합을 찾았는데 (자연로그의 밑수 e = 2.71828... 27–18–28로 판명됨) 동료가 연구 노트를 보관했던 세 개의 파일 캐비닛이 모두 동일한 조합을 가지고 있다는 것을 발견했다. 그는 장난으로 캐비닛에 메모를 남겼고, 동료인 프레데릭 드 호프만Frederic de Hoffmann<을 겁주어 스파이가 메모장에 접근했다고 생각하게 만들었다.
파인먼의 월급 380달러는 그의 적당한 생활비와 알라인의 의료비 지출에 필요한 금액의 절반 정도였고, 그들은 그녀의 저축으로 3,300달러를 쓸 수 밖에 없었다. 주말에 그는 친구 클라우스 푸흐스Klaus Fuchs로부터 차를 빌려서 앨버커키에 가서 알라인을 보았다. 로스앨러모스에서 누가 스파이가 될 가능성이 가장 높냐는 질문에, 푸흐스는 파인만의 금고 열기와 앨버커키로의 잦은 여행을 언급했는데; 푸흐스 자신은 나중에 소련을 위해 스파이 활동을 했다고 자백했다.FBI는 파인만에 대한 방대한 파일을 작성했다., 특히 파인만의 Q 비밀허가(Q clearance)에 관해서였다.
알린이 죽어가고 있다는 소식을 듣고 파인만은 앨버커키로 가서 1945년 6월 16일 사망할 때까지 몇 시간 동안 그녀와 함께 앉아 있었다. 그다음 그는 프로젝트 작업에 몰두했고 트리니티 핵 실험에 참관했다. 파인만은 매우 어두운 안경이나 용접공용 렌즈의 제공없이 폭발을 목격한 유일한 사람이라고 주장했으며, 트럭 앞유리를 통해 보는 것이 유해한 자외선을 차단할 수 있어서 안전했다고 추론했다. 폭발의 엄청난 밝기로 인해 그는 트럭 바닥으로 몸을 숨겼고 그곳에서 일시적인 "보라색 얼룩점" 잔상을 보았다.