Dự án Y
Nguồn gốc > Phản ứng nhiệt hạch và bom nguyên tử

Sự khám phá ra neutron của James Chadwick năm 1932, sau đó là phản ứng nhiệt hạch bởi nhà hóa học người Đức Otto Hahn và Fritz Strassmann năm 1938, và giải thích lý thuyết (và đặt tên) của Lise Meitner và Otto Frisch ngay sau đó, mở ra khả năng phản ứng dây chuyền hạt nhân có kiểm soát sử dụng urani. Vào thời điểm đó, rất ít nhà khoa học ở Hoa Kỳ nghĩ rằng một quả bom nguyên tử là thiết thực, nhưng khả năng một dự án bom nguyên tử của Đức quan tâm đến các nhà khoa học, những người tị nạn từ Đức quốc xã và các nước phát xít khác, rằng họ đã soạn thảo bức thư Einstein–Szilárd để cảnh báo Tổng thống Hoa Kỳ Franklin D. Roosevelt. Điều này thúc đẩy nghiên cứu sơ bộ ở Hoa Kỳ, bắt đầu từ cuối năm 1939.
Tiến bộ chậm ở Hoa Kỳ, nhưng ở Anh, Otto Frisch và Rudolf Peierls, hai nhà vật lí tị nạn đến từ Đức tại Đại học Birmingham, đã xem xét các vấn đề lý thuyết liên quan đến việc phát triển, sản xuất và sử dụng bom nguyên tử. Họ đã xem xét điều gì sẽ xảy ra với một quả cầu tinh khiết uranium-235, và phát hiện ra rằng không chỉ có thể xảy ra phản ứng dây chuyền, mà chỉ cần một kg urani-235 có thể phóng ra năng lượng ngang với hàng trăm tấn TNT. Mark Oliphant, đã lấy bản ghi nhớ Frisch-Peierls cho Sir Henry Tizard, chủ tịch của Ủy ban Khảo sát Khoa học về Không chiến (CSSAW), người đã chuyển nó cho George Paget Thomson, người mà CSSAW đã ủy quyền trách nhiệm nghiên cứu urani. CSSAW ã tạo ra Ủy ban MAUD để nghiên cứu. Trong báo cáo cuối cùng của mình vào tháng 7 năm 1941, Ủy ban MAUD kết luận rằng một quả bom nguyên tử không chỉ khả thi mà còn có thể được sản xuất vào khoảng năm 1943. Đáp lại, chính phủ Anh đã tạo ra một dự án vũ khí hạt nhân được gọi là Tube Alloys.
Vẫn có một chút sự gấp rút ở Mĩ, không như Anh vẫn chưa tham chiến ở Thế chiến thứ hai, Oliphant bay đến đó cuối tháng 8 năm 1941, và đã nói chuyện với các nhà khoa học Mỹ bao gồm người bạn Ernest Lawrence của ông tại Đại học California. Ông không chỉ có thể thuyết phục họ rằng một quả bom nguyên tử có thể thực hiện được, mà còn lấy cảm hứng máy xiclotron 37 inch (94 cm) của Ernest Lawrence thành một khối phổ kế khổng lồ để tách đồng vị, một kỹ thuật mà Oliphant đã đi tiên phong vào năm 1934. Đổi lại, Lawrence đã dẫn dắt người bạn và đồng nghiệp Robert Oppenheimer kiểm tra lại vật lý của báo cáo của Ủy ban MAUD, đã được thảo luận tại cuộc họp tại Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Điện Tổng hợp tại Schenectady, New York vào ngày 21 tháng 10 năm 1941.
Tháng 12 năm 1941, Phòng S-1 của Văn phòng Nghiên cứu và Phát triển Khoa học (OSRD) đã chọn Arthur H. Compton phụ trách việc thiết kế bom. Ông giao nhiệm vụ thiết kế bom và nghiên cứu tính toán neutron nhanh - chìa khóa tính toán khối lượng tới hạn và sự kích nổ - cho Gregory Breit, người có danh hiệu là "Co-ordinator of Rapid Rupture", và Oppenheimer là trợ lí. Nhưng Breit không đồng ý với các nhà khoa học khác làm việc tại Phòng thí nghiệm Metallurgical, đặc biệt là Enrico Fermi,, về các biện pháp an ninh và từ chức vào ngày 18 tháng 5 năm 1942. Compton bổ nhiệm Oppenheimer để thay thế Gregory Breit. John H. Manley, nhà vật lý tại Phòng Thí nghiệm Metallurgical, được giao nhiệm vụ giúp Oppenheimer bằng cách liên hệ và điều phối các nhóm vật lý thực nghiệm nằm rải rác khắp đất nước. Oppenheimer và Robert Serber của Đại học Illinois đã kiểm tra các vấn đề về sự khuếch tán neutron- cách neutron chuyển động trong phản ứng dây chuyền hạt nhân và động lực học chất lưu- cách mà vụ nổ gây ra bởi phản ứng dây chuyền có thể hành xử.