Redigerer Manhattanprosjektet (avsnitt)

=== Våpenutforming ===
[[Fil:Thin Man plutonium gun bomb casings.jpg|right|thumb|En rekke Thin Man-hylstre. Man kan se «Fat Man»-hylstre i bakgrunnen.]]
I 1943 ble utviklingsinnsatsen rettet mot en fisjonsbombe av kanontypen med plutonium, kalt [[Thin Man]]. Den innledende forskningen i plutoniumets egenskaper ble utført med plutonium-239 som var fremskaffet med syklotroner. Det var ekstremt rent, men kunne kun fremstilles i meget små mengder. Laboratoriet i Los Alamos fikk den første prøven av plutonium fra X-10-reaktoren i april 1944, og i løpet av få dager oppdaget Emilio Segrè et problem: plutoniumet fra reaktoren hadde et høyere innhold av plutonium-240, noe som resulterte i en opp til fem gagner høyere spontan fisjonsrate enn plutonium fra syklotronen.{{Sfn|Hoddeson|Henriksen|Meade|Westfall|1993|s=226–229}} Seaborg hadde i mars 1943 korrekt forutsagt at noe plutonium-239 ville oppta et nøytron og bli plutonium-240.{{Sfn|Hewlett|Anderson|1962|s=250–252}}

Dette gjorde plutonium fra reaktorer ubrukelig til bruk i bomber av kanontypen. Plutonium-240 ville utløse kjedereaksjonen for raskt og føre til en for-detonasjon, som nok ville spre bombematerialet, men ikke utløse en egentlig atomeksplosjon. Det ble foreslått å lage en raskere kanon, men det viste seg at det ikke kunne la seg gjøre. Muligheten for å separere isotopene ble overveid, men avvist da det var enda vanskeligere å separere plutonium-240 fra plutonium-239 enn uran-235 fra uran-238.{{Sfn|Hoddeson|Henriksen|Meade|Westfall|1993|s=242–244}}

Arbeidet med en annen bombetype – en implosjonsbombe – ble påbegynt tidligere etter tilskyndelse fra fysikeren [[Seth Neddermeyer]]. Ved [[implosjon]] brukte man sprengstoff til å presse en kule av fissilt materiale, som ikke hadde en kritisk masse, sammen til en mindre kule med større tetthet. Når de spaltbare [[atom]]ene ble pakket tettere sammen, steg antallet nøytronkollisjoner og massen ble kritisk. Metallet skulle bevege seg svært kort, så den kritiske massen ble nådd raskere enn ved kanonmetoden.{{Sfn|Hewlett|Anderson|1962|s=312–313}} Neddermeyers' undersøkelser av implosjonsmetoden i 1943 og 1944 viste seg lovende, men viste også at problemet ville være langt vanskeligere fra en teoretisk og ingeniørmessig synsvinkel enn kanonmetoden.{{Sfn|Hoddeson|Henriksen|Meade|Westfall|1993|s=129–130}} I september 1943 anførte [[John von Neumann]], som hadde erfaring med [[hulladning]]er som ble anvendt i panserbrytende granater, at ikke bare ville implosjonen minske faren for forsprengning, men den ville også bety en mer effektiv anvendelse av det spaltbare materialet.{{Sfn|Hewlett|Anderson|1962|s=246}} Han foreslo at de ble brukt en rund ladning i stedet for en sylindrisk som den Neddermeyer arbeidet med.{{Sfn|Hoddeson|Henriksen|Meade|Westfall|1993|s=130–131}}

[[Fil:Implosion Nuclear weapon.svg|thumb|left|Atombombe av implosjonstypen.]]

I juli 1944 hadde Oppenheimer konkludert med at plutonium ikke kunne brukes i en bombe av kanontypen, og foretrakk i stedet en implosjonsbombe. Den fremskyndete innsatsen med å bygge en implosjonsbombe, som fikk kodenavnet «[[Fat Man]]», ble påbegynt i august 1944 da Oppenheimer gjennomførte en omfattende reorganisering av Los Alamos-laboratoriet slik at det kunne fokusere på implosjon.{{Sfn|Hoddeson|Henriksen|Meade|Westfall|1993|s=245–248}} To nye grupper ble dannet ved Los Alamos for å utvikle impolosjonsbomben – X-divisjonen (X for eksplosiver) under [[George Kistiakowsky]] og G-divisjonen (G for gadget) under Robert Bacher.{{Sfn|Hewlett|Anderson|1962|s=311}}{{Sfn|Hoddeson|Henriksen|Meade|Westfall|1993|s=245}} Det nye designet som von Neumann og T-divisjonen (T for teoretisk), og spesielt Rudolf Peierls hadde kommet med, brukte en linseformet sprengladning til å fokusere eksplosjonen til en kule ved hjelp av en blanding av langsomt og hurtigvirkende sprengstoff.{{Sfn|Hoddeson|Henriksen|Meade|Westfall|1993|s=294–296}}

Utformingen av linser som sprengte med nøyaktig riktig form og hastighet viste seg å være et langsomt, vanskelig og frustrerende arbeid.{{Sfn|Hoddeson|Henriksen|Meade|Westfall|1993|s=294–296}} Forskjellige sprengstoff ble prøvd før man valgte [[Heksotol|composition B]] rom raskt og [[baratol]] som langsomt sprengstoff.{{Sfn|Hoddeson|Henriksen|Meade|Westfall|1993|s=299}} Den endelige utformingen lignet en fotball med 20&nbsp;heksagonale og 12&nbsp;pentagonale linser som hver veide rundt 36&nbsp;kg. For å få eksplosjonen helt riktig, hadde man bruk for pålitelige og sikre elektriske detonatorer som det var to av til hver linse for å sikre påliteligheten.{{Sfn|Hansen|1995b|s=V-123}} Det ble derfor besluttet å bruke såkalte [[exploding-bridgewire-detonator]]er. En kontrakt på fremstillingen av disse ble gitt til [[Raytheon]].{{Sfn|Hoddeson|Henriksen|Meade|Westfall|1993|s=301–307}} For å undersøke adferden av konvergerende [[Sjokkbølge|trykkbølger]] tenkte Serber ut [[RaLa-eksperiment]]et, som brukte den kortlevde [[Radionuklide|radioisotopen]] [[Lantan-isotoper|lantan-140]] – en kraftig kilde til [[gammastråling]] – i et [[ioniseringskammer]].{{Sfn|Hoddeson|Henriksen|Meade|Westfall|1993|s=148–154}}

Innenfor sprengstoffene var det en 11&nbsp;cm tykke aluminiumsskyver som dannet en bløt overgang mellom det forholdsvis lavt komprimerte sprengstoffet og den 7,5&nbsp;cm tykke kappen av naturlig uran. Hovedoppgaven til denne skyveren var å holde den [[Kritisk masse|kritiske massen]] samlet så lenge som mulig. I tillegg skulle den også reflektere nøytroner tilbake i kjernen. Noe av det kunne også bli spaltet. For å forhindre en forsprengning ved at et nøytron trengte inn utenfra, var kappen dekket av et tynt lag med [[bor]].{{Sfn|Hansen|1995b|s=V-123}} En modulert nøytroninitiator av [[polonoium]]-[[beryllium]], kjent som et «[[sjøpiggsvin]]» (''urchin'') fordi formen lignet på et,{{Sfn|Hansen|1995a|s=I-298}} ble utviklet av {{Ikkerød|Monsanto Company}} til å sette i gang [[Nukleær kjedereaksjon|kjedereaksjonen]] på nøyaktig riktig tidspunkt.{{Sfn|Hewlett|Anderson|1962|s=235}} Dette arbeidet med radioaktivt poloniums kjemi og metallurgi ble ledet av [[Charles Allen Thomas]] og ble kjent som [[Dayton-prosjektet]].{{Sfn|Gilbert|1969|s=3–4}} Utprøvingen krevde opp mot 500&nbsp;[[curie]]&nbsp;polonium per måned, noe Monsanto kunne levere.{{Sfn|Hoddeson|Henriksen|Meade|Westfall|1993|s=308–310}} Hele initiatoren ble bygget inn i et bombehylster av [[duraluminium]] for å beskytte mot prosjektiler og flak.{{Sfn|Hansen|1995b|s=V-123}}

[[Fil:Remote handling of a kilocurie source of radiolanthanum.jpg|thumb|Fjernstyring av en kilocurie-kilde av radiolantanum til et [[RaLa-eksperiment]] i Los Alamos.]]

Metallurgenes siste oppgave var å regne ut hvordan de skulle forme plutonium til en kule. Vanskelighetene ble tydelige da forsøk på å måle tettheten av plutonium ga inkonsistente resultater. I begynnelsen trodde man at det skyldtes forurensing av materialet, men det ble raskt klart at det fantes forskjellige [[allotropi|tilstandsformer]].{{Sfn|Hewlett|Anderson|1962|s=244–245}} Den sprø α-fasen, som stoffet opptrer i ved romtemperatur, endrer seg til en plastisk β-fase ved høyere temperaturer. Oppmerksomheten forflyttet seg derfor til den enda mer formbare δ-fasen, som normalt opptrer mellom 300–450&nbsp;°C. Det viste seg at det var stabilt ved romtemperatur hvis det ble legert med aluminium, men aluminium utstråler nøytroner når det blir bombardert med [[alfapartikkel|alfapartikler]], noe som ville økt problemet med forsprengning. Metallurgene fant da en [[plutonium-gallium-legering]] som stabiliserte δ-fasen og kunne varmepresses til den ønskede kuleformen. Da det viste seg at plutonium lett korroderte, ble kulen påført et lag av nikkel.{{Sfn|Baker|Hecker|Harbur|1983|s=144–145}}

Arbeidet viste seg å være farlig. Ved årets slutt hadde halvparten av de eksperimentelle kjemikerne og metallurger måttet fjernes fra arbeidet med plutonium da det oppstod uakseptable mengder av grunnstoffet i urinen deres.{{Sfn|Hoddeson|Henriksen|Meade|Westfall|1993|s=288}} En liten brann i Los Alamos i januar 1945 førte til frykt for at en brann i plutoniumlaboratoriet kunne forurense hele byen, og Groves ga tillatelse til oppføring av en ny fasilitet til plutoniumkjemi og metallurgi. Dette stedet ble siden kjent som DP-site (flyktningsenteret).{{Sfn|Hoddeson|Henriksen|Meade|Westfall|1993|s=290}} Halvkulene til den første plutoniumkjernen ble fremstilt og levert 2. juli 1945. Ytterligere tre halvkuler fulgte 23. juli og ble levert tre dager senere.{{Sfn|Hoddeson|Henriksen|Meade|Westfall|1993|s=330–331}}