Khu vực Manhattan

Tháng 6 năm 1939, Tư lệnh Công binh Hoa Kỳ, Thiếu tướng Eugene Reybold, lựa chọn Đại tá James C. Marshall làm người đứng đầu bộ phận thuộc Lục quân tham gia vào dự án. Marshall tạo ra một văn phòng liên lạc ở Washington, D.C., nhưng thiết lập bản doanh tạm thời ở tầng 17 tòa nhà 270 Broadway, New York, nơi ông có thể nhận được sự giúp đỡ điều hành từ Sư đoàn Bắc Đại Tây Dương thuộc Công binh. Nó nằm gần văn phòng tại Manhattan của Stone & Webster, nhà thầu chính của dự án, và Đại học Columbia. Ông được chuẩn thuận lấy nhân lực từ đơn vị cũ của mình, Khu vực Syracuse, bắt đầu từ Trung tá Kenneth Nichols, người trở thành phó của ông..[30][31]

Sơ đồ Tổ chức Dự án Manhattan, 1 tháng 5 năm 1946

Vì hầu hết nhiệm vụ của ông liên quan tới xây dựng, Marshall cộng tác với chỉ huy Sư đoàn Xây dựng của Công binh, Thiếu tướng Thomas M. Robbins, và phó của ông này là Đại tá Leslie Groves. Reybold, Somervell và Styer quyết định gọi dự án là "Phát triển Vật liệu Thay thế", nhưng Groves cảm thấy tên này có thể gây chú ý. Vì các khu vực công trình thường mang tên của thành phố nơi chúng đặt, Marshall và Groves đồng ý đặt tên bộ phận của Lục quân tham gia vào dự án là "Khu vực Manhattan". Tên này trở thành chính thức ngày 13 tháng 8, khi Reybold ban hành quyết định thành lập nên khu vực mới. Một cách không chính thức, nó được biết dưới tên Khu vực Công trình Manhattan, (tiếng Anh: Manhattan Engineer District, viết tắt MED). Không như các khu vực khác, nó không có ranh giới địa lý nào, và Marshall nắm thẩm quyền tương đương chỉ huy sư đoàn công binh. Phát triển Vật liệu Thay Thế vẫn là mật danh của dự án trên quy mô toàn thể, nhưng nó dần dần bị lu mờ bởi tên gọi "Manhattan".[31]

Marshall sau này thừa nhận rằng, "Khi đó tôi chưa từng nghe nói về phân hạch nguyên tử nhưng tôi có biết rằng bạn không thể xây một nhà máy, đừng nói tới bốn nhà máy với chỉ 90 triệu đô la".[32] Chỉ một nhà máy thuốc nổ TNT mà Nichols mới xây trước đó ở Pennsylvania thôi đã tốn 128 triệu đô la.[33] Họ cũng không ấn tượng với những ước tính về quy mô quá mơ hồ, mà Groves so sánh với việc bảo một chủ khách sạn sửa soạn bữa ăn cho từ mười tới một nghìn thực khách.[34] Một nhóm khảo sát từ Stone & Webster đã thăm dò một vị trí cho các nhà máy sản xuất. Hội đồng Sản xuất Thời chiến khuyến nghị các địa điểm nằm gần Knoxville, Tennessee, một khu vực cô lập nơi tập đoàn TVA có thể phân phối đủ điện năng và dòng sông có thể cung cấp nước làm mát cho các lò phản ứng. Sau khi khảo sát vài địa điểm, nhóm điều tra đã chọn một nơi gần Elza, Tennessee. Conant đề xuất rằng cần trưng mua nơi này ngay lập tức và Styer đồng ý nhưng Marshall trì hoãn để đợi kết quả từ các thí nghiệm lò phản ứng của Conant trước khi hành động.[35] Trong số các quá trình có triển vọng, chỉ có phân tách điện từ của Lawrence tỏ ra đủ ưu việt để tiến hành xây dựng.[36]

Marshall và Nichols bắt đầu tập hợp nguồn lực họ cần. Bước đầu tiên là tìm cách để dự án được ưu tiên cao. Các dự án được xếp hạng theo thứ tự AA-1 tới AA-4 theo thứ tự tầm quan trọng giảm dần, nhưng cũng có hạng AAA đặc biệt dành cho những trường hợp khẩn cấp. Hạng AA-1 và AA-2 dành cho những vũ khí và trang bị thiết yếu, nên Đại tá Lucius D. Clay, tham mưu phó tại cơ quan Dịch vụ và Cung ứng, cảm thấy rằng cao nhất chỉ có thể gắn cho dự án Manhattan hạng AA-3, mặc dù ông này bằng lòng gắn AAA cho các yêu cầu về vật liệu thiết yếu nếu nhu cầu nảy sinh.[37] Nichols và Marshall cảm thấy thất vọng vì AA-3 chỉ cùng mức ưu tiên với nhà máy TNT của Nichols ở Pennsylvania.[38]

Ủy ban Chính sách Quân sự

J. Robert Oppenheimer và Leslie Groves thăm tàn tích Vụ thử Trinity vào tháng 9 năm 1945. Những chiếc giày bao màu trắng ngăn cản họ đeo là để tránh chất phóng xạ dính vào giày của họ.[39]

Bush cảm thấy không hài lòng với thất bại của Đại tá Marshall trong việc triển khai dự án khẩn trương hơn, đặc biệt là chậm trễ trong việc trưng mua địa điểm ở Tennessee, dự án bị đặt ưu tiên thấp, và địa điểm sở chỉ huy lại nằm ở New York.[40] Bush cho rằng cần có bộ máy lãnh đạo xông xáo hơn, và nói với Harvey Bundy-Trợ tá đặc biệt của Bộ trưởng Chiến tranh-và các tướng Marshall, Somervell, và Styer về các mối lo ngại này. Ông muốn dự án đặt dưới một ủy ban chính sách cao cấp, do một sĩ quan có uy tín, nên là Styer, làm tổng chỉ đạo. Somervell và Styer tiếp thu ý kiến nhưng chọn Groves cho vị trí trên.[38]

Groves nhận được mệnh lệnh nhậm chức ngày 17 tháng 9, đồng thời Đại tướng Marshall thăng ông lên hàm Chuẩn tướng[41], cho rằng danh hiệu "tướng" có vẻ gây nhiều ấn tượng về quyền lực hơn với các nhà khoa học hàn lâm làm việc trong Dự án Manhattan.[42] Groves theo đó trực tiếp dưới quyền Somervell thay vì Reybold, trong khi Đại tá Marshall chịu trách nhiệm báo cáo với Groves.[43] Groves lập bản doanh ở Washington, D.C., ở tầng 5 của Trụ sở mới của Bộ Chiến tranh, nơi Đại tá Marshall từng đặt văn phòng liên lạc.[44] Ông đảm nhận quyền chỉ huy dự án vào ngày 23 tháng 9. Vào ngày đó, Groves cũng tham dự cuộc họp do Stimson triệu tập để lập nên Ủy ban Chính sách Quân sự, chịu trách nhiệm báo cáo với Nhóm Chính sách Cao cấp của Tổng thống, bao gồm Bush (mà tiến sĩ Conant làm người dự khuyết), Styer và Chuẩn Đô đốc William R. Purnell.[41] Tolman và Conant về sau được bổ nhiệm là các cố vấn khoa học của Groves.[45]

Ngày 19 tháng 9, Groves đi tới chỗ Donald M. Nelson, chủ tịch Hội đồng Sản xuất Thời chiến, để xin cấp thẩm quyền rộng rãi gắn hạng AAA bất cứ khi nào dự án cần đến. Nelson ban đầu không chịu nhưng nhanh chóng chấp nhận khi Groves đe dọa sẽ đưa chuyện này tới Tổng thống.[46] Groves hứa sẽ không sử dụng tới hạng AAA trừ khi nó cần thiết. Người ta sớm nhận ra đối với các nhu cầu thường ngày của dự án thì AAA là quá cao nhưng AA-3 quá thấp. Sau một thời gian dài vận động, Groves cuối cùng nhận được ưu tiên AA-1 ngày 1 tháng 7 năm 1944.[47]

Một trong các vấn đề ban đầu của Groves là tìm giám đốc cho Dự án Y, nhóm phụ trách thiết kế và xây dựng bom. Lựa chọn dễ thấy nhất là một trong số ba lãnh đạo các phòng thí nghiệm, Urey, Lawrence hoặc Compton, nhưng vị trí của họ rất quan trọng không thay thế được. Compton đề xuất nên chọn Oppenheimer, người quen thuộc từ lâu với các khái niệm về thiết kế bom. Tuy nhiên Oppenheimer ít có kinh nghiệm quản lý, hơn nữa, không như ba người trên, ông không nhận được giải Nobel nào, danh hiệu mà nhiều nhà khoa học có thể cảm thấy là người đứng đầu một đại dự án quan trọng như này nên có. Cũng có những lo ngại về hồ sơ an ninh của Oppenheimer, vì nhiều người gần gũi với ông là cộng sản, bao gồm em trai ông là nhà vật lý Frank Oppenheimer; vợ ông, Kitty; và bạn gái ông Jean Tatlock. Một cuộc tranh luận dài trên tàu hỏa vào tháng 10 năm 1942 đã thuyết phục Groves và Nichols rằng Oppenheimer hiểu thấu suốt các vấn đề liên quan tới việc thiết lập một phòng thí nghiệm ở khu vực xa xôi và nên được bổ nhiệm làm giám đốc của nó. Chính Groves bỏ qua các yêu cầu về an ninh và cấp cho Oppenheimer quyền miễn trừ an ninh ngày 20 tháng 7 năm 1943.[48][49]

Hợp tác với nước Anh

Người Anh và người Mỹ đã trao đổi thông tin về hạt nhân với nhau nhưng ban đầu không hợp lực làm việc. Nước Anh cự tuyệt các nỗ lực của Bush và Conant năm 1941 nhằm tăng cường hợp tác với dự án của riêng họ, mật danh là Tube Alloys,[50] vì Anh không muốn chia sẻ các ưu thế công nghệ của mình và giúp Hoa Kỳ phát triển bom nguyên tử riêng. Một nhà khoa học Hoa Kỳ mang một lá thư riêng từ Roosevelt tới Churchill đề xuất chi trả cho toàn bộ nghiên cứu và phát triển cho một dự án Anh-Mỹ bị đối xử lạnh nhạt, và Churchill còn không buồn hồi đáp lá thư. Hoa Kỳ do đó từ tháng 4 năm 1942 quyết định rằng đề xuất bị bác bỏ và nên tiến hành một mình.[51] Nước Anh không có nhân lực hay tài nguyên của Hoa Kỳ và mặc dù khởi đầu sớm hơn và nhiều triển vọng, Tube Alloys sớm tụt lại phía sau dự án của Hoa Kỳ.[52] Ngày 30 tháng 7 năm 1942, Tử tước Waverley, bộ trưởng phụ trách Tube Alloys, khuyên Churhill rằng: "Chúng ta phải đối mặt với sự thật rằng... công trình tiên phong [của chúng ta]... là một tài sản đang mất giá và rằng, trừ khi chúng ta vốn hóa nó nhanh chóng, chúng ta sẽ bị bỏ xa phía sau. Hiện giờ chúng ta có một phần đóng góp thực sự để tạo nên một sự 'sáp nhập', nhưng chẳng mấy nữa chúng ta chỉ còn chút ít hoặc không gì cả."[53] Cuối cùng, trong tháng đó Churchill và Roosevelt tạo một thỏa thuận bằng miệng không chính thức về sự hợp tác trong lĩnh vực nguyên tử.[54]

Groves hội đàm với James Chadwick, người đứng đầu Phái đoàn Anh

Tuy nhiên cơ hội để làm một đối tác ngang hàng không còn tồn tại, và được thể hiện vào tháng 8 năm 1942 khi người Anh đòi hỏi quyền kiểm soát chắc chắn đối với dự án mà không trả một phần chi phí nào. Tới năm 1943 vai trò giữa hai quốc gia hoán đảo so với cuối năm 1941;[51] tháng 1 năm đó Contant thông báo với người Anh rằng họ sẽ không còn nhận được thông tin về nguyên tử trừ trong một số lĩnh vực. Trong khi người Anh bị sốc bởi sự thủ tiêu thỏa thuận Churchill-Roosevelt, người đứng đầu Hội đồng Nghiên cứu Quốc gia của Canada, C. J. Mackenzie cảm thấy ít ngạc nhiên, viết rằng "tôi không biết nói sao trừ việc cảm thấy rằng nhóm nước Anh [quá] nhấn mạnh tầm quan trọng của đóng góp của họ so với người Mỹ."[54] Như Conant và Bush nói với người Anh, mệnh lệnh chấm dứt thông tin "đến từ cấp cao nhất". Vị trí để mặc cả của người Anh càng ngày càng yếu; các nhà khoa học Hoa Kỳ quyết định rằng Hoa Kỳ không còn cần sự giúp đỡ bên ngoài, và rằng họ và những người khác trong ủy ban chính sách về bom muốn ngăn cản người Anh xây dựng một quả bom nguyên tử thời hậu chiến. Ủy ban ủng hộ, và Roosevelt tán thành điều đó, hạn chế luồng thông tin mà người Anh có thể dùng trong chiến tranh-đặc biệt là không liên quan tới thiết kế bom-ngay cả nếu làm như vậy sẽ làm chậm dự án của Hoa Kỳ lại đôi chút. Đầu năm 1943 người Anh ngừng gửi kết quả nghiên cứu và nhà khoa học tới Hoa Kỳ, để đáp trả người Mỹ ngừng mọi chia sẻ thông tin. Người Anh quyết định chấm dứt nguồn cung cấp urani và nước nặng từ Canada để buộc người Mỹ nối lại việc chia sẻ, nhưng Canada lại cần nguồn cung cấp từ Hoa Kỳ để sản xuất các vật liệu đó.[55] Họ cũng xem xét tính khả thi của một dự án năng lượng độc lập, nhưng cuối cùng nhận định rằng nó không thể nào sẵn sàng kịp để ảnh hưởng tới kết quả của chiến trường châu Âu.[56]

Đến tháng 3 năm 1943 Conant cho rằng sự giúp đỡ của người Anh có thể có lợi cho một số lĩnh vực của dự án. Vai trò của James Chadwick (người tìm ra neutron) và một vài nhà khoa học Anh khác là đủ quan trọng để nhóm thiết kế bom ở Los Alamos cần tới họ, bất chấp rủi ro về việc tiết lộ bí mật thiết kế vũ khí.[57] Tháng 8 năm 1943 Churchill và Roosevelt đàm phán Thỏa thuận Quebec, dẫn đến sự tiếp tục cộng tác[58] giữa các nhà khoa học trong cùng lĩnh vực, tuy nhiên người Anh đồng ý về giới hạn trong dữ liệu về việc xây dựng những nhà máy sản xuất quy mô lớn cần để chế tạo bom.[59] Thỏa thuận Hyde Park sau đó vào tháng 9 năm 1944 mở rộng sự hợp tác sang thời hậu chiến.[60] Thỏa thuận Quebec thiết lập nên Ủy ban Chính sách Hỗn hợp để điều phối các nỗ lực của Hoa Kỳ, Vương quốc Anh và Canada. Ủy ban bao gồm Stimson, Bush và Conant đại diện cho Hoa Kỳ, Nguyên soái Huân tước John Dill và Đại tá Bá tước J. J. Llwellin đại diện cho Anh, và C. D. Howe đại diện cho Canada.[61] Llewellin trở về Anh cuối năm 1943 và được thay thế bởi Đại sứ Anh ở Hoa Kỳ, Bá tước Halifax vào đầu năm 1945. Huân tước John Dill mất ở Washington do bệnh thiếu máu tháng 11 năm 1944 và được thay thế bởi Nguyên soái Huân tước Henry Maitland Wilson.[62]

Khi tiếp tục hợp tác sau thỏa thuận Quebec, tiến bộ cũng như phí tổn của người Mỹ khiến Anh phải sửng sốt. Hoa Kỳ đã tiêu tốn hơn 1 tỷ đô la (tương đương 14.8 tỷ USD năm 2020[63]), trong khi trong năm 1943, Anh quốc chỉ tiêu khoảng nửa triệu bảng Anh. Chadwick do đó gây áp lực rằng nước Anh phải tham dự Dự án Manhattan ở mức độ đầy đủ nhất và từ bỏ bất kỳ hy vọng về một dự án độc lập nào trong thời chiến.[56] Được Churchill ủng hộ, ông cố gắng đảm bảo rằng mọi yêu cầu trợ giúp từ Groves được đáp ứng đúng hẹn.[64] Phái đoàn Anh tới Hoa Kỳ vào tháng 12 năm 1943 bao gồm Niels Bohr, Otto Frisch, Klaus Fuchs, Rudolf Peierls, và Ernest Titterton.[65] Một số nhà khoa học khác đến nơi vào đầu năm 1944. Trong khi những người chỉ định làm khuếch tán khí rời Hoa Kỳ vào mùa thu năm 1944, 35 người làm việc với Lawrence ở Berkeley được chỉ định vào các nhóm phòng thí nghiệm sẵn có và ở lại cho đến cuối cuộc chiến. 19 người được gửi tới Los Alamos cũng tham gia vào các nhóm ở đó, chủ yếu liên quan tới nổ sập và lắp ráp bom, nhưng không liên quan tới mảng plutoni.[56] Một phần của Thỏa thuận Quebec quy định rằng vũ khí hạt nhân sẽ không được sử dụng chống lại một quốc gia khác mà không có sự tán thành của các bên. Tháng 6 năm 1945, Wilson đồng ý rằng việc sử dụng vũ khí hạt nhân sẽ được xem là một quyết định của Ủy ban Chính sách Hỗn hợp.[66]

Ủy ban Chính sách Hỗn hợp tạo nên Quỹ đầu tư Phát triển Hỗn hợp vào tháng 6 băn 1944, do Groves làm chủ tịch, để thu mua urani và thorium trên thị trường quốc tế. Congo thuộc Bỉ và Canada nắm giữ phần lớn urani của thế giới nằm ngoài Đông Âu, và chính phủ lưu vong Bỉ lại đóng ở Luân Đôn. Nước Anh đồng ý cho Hoa Kỳ phần lớn mỏ quặng của Bỉ bởi không thể tận dụng được tài nguyên nếu nghiên cứu của Hoa Kỳ bị hạn chế.[67] Trong năm 1944, Quỹ mua khoảng 3.440.000 pound (1.560.000 kg) quặng urani oxit từ các công ty vận hành các mỏ ở Congo thuộc Bỉ. Để tránh phải tường thuật chi tiết dự án cho Bộ trưởng Ngân khố Henry Morgenthau, một tài khoản đặc biệt không chịu quản lý và kiểm tra sổ sách thông thường được tạo ra để giữ tiền bạc của Quỹ. Giữa năm 1944 đến lúc nghỉ chức tại Quỹ năm 1947, Groves đã gửi tổng cộng 37 triệu đô la vào tài khoản của Quỹ.[68]

Groves ghi nhận nghiên cứu nguyên tử ban đầu của người Anh và các đóng góp của nhà khoa học Anh đối với dự án Manhattan, nhưng từng khẳng định rằng Hoa Kỳ vẫn sẽ thành công mà không có họ. Tuy nhiên, dù điều đó có đúng hay không, sự tham gia dự án trong thời chiến đóng vai trò thiết yếu cho thành công của chương trình vũ khí hạt nhân độc lập của Anh quốc thời hậu chiến sau khi Đạo luật McMahon năm 1946 chấm dứt tạm thời hợp tác hạt nhân với người Mỹ.[56]