Trinity était le nom de code de la première détonation d'une arme nucléaire , effectuée par l' armée américaine à 5 h 29 MWT (11 h 29 min 21 s GMT ) le 16 juillet 1945, dans le cadre du projet Manhattan . L'essai portait sur une bombe au plutonium à implosion , surnommée « The Gadget », de la même conception que la bombe Fat Man qui explosa plus tard au-dessus de Nagasaki , au Japon, le 9 août 1945. Les inquiétudes quant à l'efficacité de la conception complexe de Fat Man ont conduit à la décision de procéder au premier essai nucléaire . Le nom de code « Trinity » a été attribué par J. Robert Oppenheimer , le directeur du laboratoire de Los Alamos , peut-être inspiré par la poésie de John Donne .
L'essai, planifié et dirigé par Kenneth Bainbridge , a été mené dans le désert de Jornada del Muerto, à environ 56 km au sud-est de Socorro, au Nouveau-Mexique , sur ce qui était le Alamogordo Bombing and Gunnery Range (rebaptisé White Sands Proving Ground juste avant l'essai). Les seules structures à l'origine dans les environs immédiats étaient la McDonald Ranch House et ses bâtiments annexes, que les scientifiques utilisaient comme laboratoire pour tester les composants de la bombe. La crainte d'un échec a incité à la construction de "Jumbo", un récipient de confinement en acier qui pouvait contenir le plutonium, permettant ainsi de le récupérer ; mais finalement Jumbo n'a pas été utilisé dans l'essai. Le 7 mai 1945, une répétition a été menée, au cours de laquelle 108 tonnes courtes (98 t) d'explosif hautement chargé d'isotopes radioactifs ont explosé.
Environ 425 personnes étaient présentes le week-end de l'essai Trinity. Outre Bainbridge et Oppenheimer, les observateurs comprenaient Vannevar Bush , James Chadwick , James B. Conant , Thomas Farrell , Enrico Fermi , Hans Bethe , Richard Feynman , Isidor Isaac Rabi , Leslie Groves , Frank Oppenheimer , Geoffrey Taylor , Richard Tolman , Edward Teller et John von Neumann . La bombe Trinity a libéré une énergie explosive de 25 kilotonnes de TNT (100 TJ ) ± 2 kilotonnes de TNT (8,4 TJ ) et un important nuage de retombées . Des milliers de personnes vivaient plus près du test que ce qui aurait été autorisé par les directives adoptées pour les essais ultérieurs, mais aucune personne vivant à proximité du test n'a été évacuée avant ou après.
Le site d'essai a été déclaré monument historique national en 1965 et inscrit au registre national des lieux historiques l'année suivante.
Arrière-plan
La création d' armes nucléaires est née des progrès scientifiques et politiques des années 1930. Cette décennie a vu de nombreuses découvertes sur la nature des atomes, notamment l'existence de la fission nucléaire . La montée simultanée des gouvernements fascistes en Europe a suscité la crainte d'un projet d'arme nucléaire allemand , en particulier parmi les scientifiques réfugiés de l'Allemagne nazie et d'autres pays fascistes. Lorsque leurs calculs ont montré que les armes nucléaires étaient théoriquement réalisables, les gouvernements britannique et américain ont soutenu un effort tous azimuts pour les construire.
Ces efforts furent transférés à l'autorité de l' armée américaine en juin 1942 et devinrent le projet Manhattan . Le brigadier général Leslie R. Groves, Jr. en fut nommé directeur en septembre. La partie développement des armes de ce projet se déroulait au laboratoire de Los Alamos dans le nord du Nouveau-Mexique , sous la direction du physicien J. Robert Oppenheimer . L' université de Chicago , l'université Columbia et le laboratoire de rayonnement de l' université de Californie à Berkeley menèrent d'autres travaux de développement.
Les scientifiques du Projet Manhattan avaient identifié deux isotopes fissiles pouvant être utilisés dans des bombes : l' uranium 235 et le plutonium 239. L'uranium 235 est devenu la base de la conception de la bombe Little Boy , utilisée pour la première fois (sans test préalable) lors du bombardement d'Hiroshima ; la conception utilisée lors du test Trinity, et finalement utilisée lors du bombardement de Nagasaki ( Fat Man ), était basée sur le plutonium. La conception originale envisagée pour une arme basée sur le plutonium 239 était Thin Man , dans laquelle (comme dans la bombe à uranium Little Boy) deux masses sous-critiques de matière fissile seraient rapidement réunies pour former une seule masse critique .
Le plutonium est un élément synthétique aux propriétés complexes dont on savait peu de choses au début, car jusqu'en 1944, il n'avait été produit que dans des cyclotrons en quantités très pures de l'ordre du microgramme, alors qu'une arme aurait nécessité des quantités de l'ordre du kilogramme produites dans un réacteur. En avril 1944, le physicien de Los Alamos Emilio Segrè a découvert que le plutonium produit par le réacteur graphite X-10 de Clinton Engineer Works contenait du plutonium 240 comme impureté. Le plutonium 240 subit une fission spontanée à un rythme des milliers de fois supérieur à celui du plutonium 239, et les neutrons supplémentaires ainsi libérés rendaient probable que le plutonium dans une arme à fission de type canon explose trop tôt après la formation d'une masse critique, produisant un « pétillement » - une explosion nucléaire plusieurs fois plus petite qu'une explosion complète. La conception de l'homme mince ne fonctionnerait donc pas.
Les scientifiques du projet se tournèrent alors vers une conception d'implosion techniquement plus difficile . En septembre 1943, le mathématicien John von Neumann avait proposé d'entourer un « cœur » fissile de deux explosifs puissants différents qui produisaient des ondes de choc de vitesses différentes. L'alternance d'explosifs à combustion rapide et à combustion lente dans une configuration soigneusement calculée produirait une onde de compression lors de leur détonation simultanée. Cette soi-disant « lentille explosive » focalisait les ondes de choc vers l'intérieur avec suffisamment de force pour comprimer rapidement le noyau de plutonium solide jusqu'à plusieurs fois sa densité d'origine. L'augmentation de la densité fit que le noyau, auparavant sous-critique, devint supercritique. Dans le même temps, l'onde de choc activa une petite source de neutrons au centre du noyau, assurant ainsi que la réaction en chaîne commencerait véritablement immédiatement au moment de la compression. Une conception aussi compliquée nécessitait des recherches et des expérimentations substantielles en ingénierie et en hydrodynamique [ et en août 1944, l'ensemble du laboratoire de Los Alamos fut réorganisé pour se concentrer sur ce travail
Préparation
Décision

L'idée de tester le dispositif d'implosion fut évoquée lors de discussions à Los Alamos en janvier 1944 et attira suffisamment de soutien pour qu'Oppenheimer contacte Groves. Groves donna son accord, mais il avait des inquiétudes. Le projet Manhattan avait dépensé beaucoup d'argent et d'efforts pour produire le plutonium, et il voulait savoir s'il y aurait un moyen de le récupérer. Le conseil d'administration du laboratoire demanda alors à Norman Ramsey d'étudier comment cela pourrait être fait. En février 1944, Ramsey proposa un test à petite échelle dans lequel l'explosion serait limitée en taille en réduisant le nombre de générations de réactions en chaîne, et qu'elle aurait lieu à l'intérieur d'un récipient de confinement scellé d'où le plutonium pourrait être récupéré.
Les moyens de générer une telle réaction contrôlée étaient incertains et les données obtenues ne seraient pas aussi utiles que celles d'une explosion à grande échelle. Oppenheimer a fait valoir que la bombe « doit être testée dans une gamme où la libération d'énergie est comparable à celle envisagée pour l'utilisation finale. » En mars 1944, il a obtenu l'approbation provisoire de Groves pour tester une explosion à grande échelle à l'intérieur d'une enceinte de confinement, bien que Groves soit toujours inquiet de la façon dont il expliquerait la perte d'un « milliard de dollars » de plutonium en cas d'échec du test.
Nom de code
L'origine du nom de code « Trinity » pour le test est inconnue, mais il est souvent attribué à Oppenheimer en référence à la poésie de John Donne , qui fait à son tour référence à la croyance chrétienne de la Trinité . En 1962, Groves a écrit à Oppenheimer à propos de l'origine du nom, lui demandant s'il l'avait choisi parce que c'était un nom commun aux rivières et aux sommets de l'Ouest et qu'il n'attirerait pas l'attention, et a suscité cette réponse :
Je l'ai suggéré, mais pas pour cette raison... La raison pour laquelle j'ai choisi ce nom n'est pas claire, mais je sais quelles pensées j'avais en tête. Il y a un poème de John Donne, écrit juste avant sa mort, que je connais et que j'aime. Il en est tiré une citation : « Comme l'Ouest et l'Est / Dans toutes les cartes plates – et je suis un – sont un, / Ainsi la mort touche la Résurrection. » Cela ne fait toujours pas une Trinité, mais dans un autre poème dévotionnel plus connu, Donne ouvre ainsi : « Battez mon cœur, Dieu à trois personnes . »
Organisation
En mars 1944, la planification du test fut confiée à Kenneth Bainbridge , professeur de physique à l'université Harvard , travaillant sous la direction de l'expert en explosifs George Kistiakowsky . Le groupe de Bainbridge était connu sous le nom de groupe E-9 (Explosives Development). Stanley Kershaw, anciennement du National Safety Council , fut nommé responsable de la sécurité. Le capitaine Samuel P. Davalos, ingénieur adjoint à Los Alamos, fut chargé de la construction. Le premier lieutenant Harold C. Bush devint commandant du camp de base de Trinity. Les scientifiques William Penney , Victor Weisskopf et Philip Moon furent consultants. Finalement, sept sous-groupes furent formés :
- TR-1 (Services) sous John H. Williams
- TR-2 (Shock and Blast) sous la direction de John H. Manley
- TR-3 (Mesures) sous la direction de Robert R. Wilson
- TR-4 (Météorologie) sous la direction de JM Hubbard
- TR-5 (spectrographie et photographie) sous la direction de Julian E. Mack
- TR-6 (Mesures aéroportées) sous la direction de Bernard Waldman
- TR-7 (Médical) sous Louis H. Hempelmann
Le groupe E-9 a été renommé groupe X-2 (Développement, Ingénierie et Tests) lors de la réorganisation d'août 1944.
Site d'essai

La sécurité et la sûreté nécessitaient une zone isolée, peu peuplée et éloignée. Les scientifiques souhaitaient également une zone plate pour minimiser les effets secondaires de l'explosion et avec peu de vent pour propager les retombées radioactives . Huit sites candidats ont été envisagés : la vallée de Tularosa ; la vallée de Jornada del Muerto ; la zone au sud-ouest de Cuba, au Nouveau-Mexique , et au nord de Thoreau ; et les plaines de lave du monument national El Malpais , tous au Nouveau-Mexique ; la vallée de San Luis près du monument national Great Sand Dunes dans le Colorado ; la zone d'entraînement du désert et l'île San Nicolas dans le sud de la Californie ; et les bancs de sable de Padre Island , au Texas.
Les sites furent inspectés en voiture et par avion par Bainbridge, RW Henderson, le major WA Stevens et le major Peer de Silva . Le site finalement choisi, après consultation avec le major général Uzal Ent , commandant de la deuxième force aérienne le 7 septembre 1944, se trouvait à l'extrémité nord du polygone de bombardement d'Alamogordo , dans le comté de Socorro , près des villes de Carrizozo et San Antonio ( 33°40.636′N 106°28.525′O / 33.677267°N 106.475417°O / 33.677267; -106.475417 ). Le polygone de bombardement d'Alamogordo fut rebaptisé White Sands Proving Ground le 9 juillet 1945, une semaine avant le test. Malgré le critère selon lequel le site devait être isolé, près d'un demi-million de personnes vivaient à moins de 240 km du site d'essai ; peu de temps après l'essai Trinity, le médecin-chef du projet Manhattan, le colonel Stafford L. Warren , a recommandé que les futurs essais soient effectués à au moins 240 km des zones peuplées.
Les seules structures à proximité étaient le ranch McDonald House et ses bâtiments annexes, à environ 3,2 km au sud-est. Comme le reste du polygone de bombardement d'Alamogordo, il avait été acquis par le gouvernement en 1942. Les terres brevetées avaient été condamnées et les droits de pâturage suspendus. Les scientifiques l'utilisèrent comme laboratoire pour tester les composants des bombes. Bainbridge et Davalos élaborèrent les plans d'un camp de base avec des logements et des installations pour 160 personnes, ainsi que l'infrastructure technique pour soutenir le test. Une entreprise de construction de Lubbock, au Texas , construisit les casernes, les quartiers des officiers, le mess et d'autres installations de base. Les besoins s'élargirent et en juillet 1945, 250 personnes travaillaient sur le site d'essai de Trinity. Le week-end du test, il y avait 425 personnes présentes.

L'unité de douze hommes de la police militaire du lieutenant Bush est arrivée sur le site en provenance de Los Alamos le 30 décembre 1944. Cette unité a établi des points de contrôle de sécurité et des patrouilles à cheval. Les distances autour du site se sont avérées trop grandes pour les chevaux, ils ont donc été réaffectés au polo , et la police militaire a dû recourir à des jeeps et des camions pour le transport. Maintenir le moral des hommes travaillant de longues heures dans des conditions difficiles avec des reptiles et des insectes dangereux était un défi. Bush s'est efforcé d'améliorer la nourriture et le logement et d'offrir des jeux organisés et des films en soirée.
Tout au long de l'année 1945, d'autres personnels arrivèrent sur le site de Trinity pour aider à préparer le test de bombe. Ils essayèrent d'utiliser l'eau des puits du ranch, mais trouvèrent l'eau si alcaline qu'elle n'était pas potable. Ils furent obligés d'utiliser du savon à l'eau salée de la marine américaine et transportèrent de l'eau potable depuis la caserne des pompiers de Socorro. L'essence et le diesel furent achetés à l' usine Standard Oil de la ville. L'eau douce fut transportée par camion, 700 gallons américains (2 600 L ; 580 gallons impériaux) par chargement, à 40 miles (64 km) de distance. Le personnel de construction militaire et civil construisit des entrepôts, des ateliers, un magasin et un commissariat. La voie ferrée de Pope, au Nouveau-Mexique, fut modernisée en ajoutant une plate-forme de déchargement. Des routes furent construites et 200 miles (320 km) de fil téléphonique furent tendus. L'électricité était fournie par des générateurs portables. Les abris anti-bombes pour protéger les observateurs des tests furent les plus coûteux à construire.
En raison de sa proximité avec le champ de tir, le camp de base fut accidentellement bombardé à deux reprises en mai. Lorsque l'avion de tête d'un raid nocturne d'entraînement éteignit accidentellement le générateur ou éteignit les lumières éclairant leur cible, ils partirent à la recherche des lumières et, comme ils n'avaient pas été informés de la présence du camp de base de Trinity, et qu'il était allumé, ils le bombardèrent à la place. Le bombardement accidentel endommagea les écuries et l'atelier de menuiserie, et un petit incendie se déclara.
Géant

La conception d'un récipient de confinement pour une explosion infructueuse, connu sous le nom de « Jumbo », fut confiée à Robert W. Henderson et Roy W. Carlson de la section X-2A du laboratoire de Los Alamos. La bombe serait placée au cœur de Jumbo et, si la détonation de la bombe échouait, les parois de Jumbo ne seraient pas percées, ce qui permettrait de récupérer le plutonium de la bombe. Hans Bethe , Victor Weisskopf et Joseph O. Hirschfelder firent les calculs initiaux, suivis d'une analyse plus détaillée par Henderson et Carlson. Ils élaborèrent les spécifications d'une sphère d'acier de 13 à 15 pieds (3,96 à 4,57 m) de diamètre, pesant 150 tonnes courtes (140 t) et capable de supporter une pression de 50 000 livres par pouce carré (340 000 kPa). Après avoir consulté les entreprises sidérurgiques et les compagnies ferroviaires, Carlson a produit une conception cylindrique à échelle réduite qui serait beaucoup plus facile à fabriquer. Carlson a identifié une entreprise qui fabriquait normalement des chaudières pour la Marine, Babcock & Wilcox ; ils avaient fabriqué quelque chose de similaire et étaient prêts à tenter de le fabriquer.
Livré en mai 1945, le Jumbo mesurait 3,05 m de diamètre et 7,62 m de long avec des parois de 356 mm d'épaisseur et pesait 194 tonnes courtes (191 tonnes longues ; 194 t). Un train spécial l'a amené de l'usine Babcock & Wilcox de Barberton, dans l'Ohio , jusqu'à la voie d'évitement de Pope, où il a été chargé sur une grande remorque et remorqué sur 40 km à travers le désert par des tracteurs à chenilles . À l'époque, c'était l'article le plus lourd jamais expédié par chemin de fer.

Pour de nombreux scientifiques de Los Alamos, Jumbo était « la manifestation physique du point le plus bas dans les espoirs du laboratoire de succès d'une bombe à implosion ». Au moment où il arriva, les réacteurs de Hanford Engineer Works produisaient du plutonium en quantité, et Oppenheimer était confiant qu'il y en aurait suffisamment pour un deuxième essai. L'utilisation de Jumbo interférerait avec la collecte de données sur l'explosion, l'objectif principal du test. Une explosion de plus de 500 tonnes de TNT (2 100 GJ) vaporiserait l'acier et rendrait difficile la mesure des effets thermiques. Même 100 tonnes de TNT (420 GJ) enverraient des fragments voler, présentant un danger pour le personnel et l'équipement de mesure. Il fut donc décidé de ne pas l'utiliser. Au lieu de cela, il fut hissé sur une tour en acier à 800 mètres (732 m) de l'explosion, où il pourrait être utilisé pour un test ultérieur. Finalement, Jumbo a survécu à l'explosion, mais pas sa tour.
Le Jumbo fut détruit le 16 avril 1946, lorsqu'une équipe d'artillerie de l'armée fit exploser huit bombes de 227 kg au fond du conteneur en acier. Le Jumbo, avec sa bande d'acier au milieu, avait été conçu pour contenir les 227 kg d'explosifs puissants de la bombe atomique pendant qu'il était suspendu au centre du navire. Les bombes conventionnelles étant placées au fond du Jumbo, l'explosion qui en résulta envoya des fragments voler dans toutes les directions jusqu'à trois quarts de mile. La personne qui autorisa la destruction du Jumbo reste controversée. Le squelette rouillé du Jumbo repose sur le parking du site de Trinity sur le White Sands Missile Range, où il fut déplacé en 1979.
L'équipe de développement a également envisagé d'autres méthodes de récupération de la matière active en cas d'explosion ratée. Une idée consistait à la recouvrir d'un cône de sable. Une autre était de suspendre la bombe dans un réservoir d'eau. Comme pour Jumbo, il a été décidé de ne pas utiliser ces moyens de confinement. Le groupe CM-10 (chimie et métallurgie) de Los Alamos a également étudié comment la matière active pouvait être récupérée chimiquement après une explosion contenue ou ratée.
Essai de 100 tonnes

Comme il n'y avait qu'une seule chance de réaliser correctement le test, Bainbridge a décidé qu'une répétition devait être effectuée pour permettre de vérifier les plans et les procédures, et de tester et d'étalonner l'instrumentation. Oppenheimer était initialement sceptique, mais a donné son autorisation, et il a plus tard admis que cela avait contribué au succès du test Trinity.
Une plate-forme en bois de 6 mètres de haut fut construite à 730 mètres au sud-est du point zéro de Trinity . L'explosif était empilé dans ses caisses d'expédition en bois en forme de prisme pseudo-octogonal. La charge se composait de 81,42 tonnes de TNT et de 13,53 tonnes de composition B (avec une puissance explosive totale d'environ 108 tonnes de TNT (450 GJ)), en fait quelques tonnes de plus que les « 100 tonnes » annoncées. Kistiakowsky assura à Bainbridge que les explosifs utilisés n'étaient pas sensibles aux chocs. Cela s'est avéré exact lorsque certaines caisses sont tombées de l'ascenseur qui les soulevait jusqu'à la plate-forme. Des tubes flexibles ont été enfilés dans la pile de caisses d'explosifs. Une boule radioactive de Hanford avec 1 000 curies (37 TBq ) d' activité de rayons bêta et 400 curies (15 TBq) d' activité de rayons gamma a été dissoute et Hempelmann a versé la solution dans le tube.
L'essai était prévu pour le 5 mai mais fut reporté de deux jours pour permettre l'installation de plus d'équipements. Les demandes de report supplémentaires durent être refusées car elles auraient affecté le calendrier de l'essai principal. L'heure de détonation fut fixée à 04h00, heure de la guerre des Rocheuses (MWT), le 7 mai, mais il y eut un retard de 37 minutes pour permettre à l'avion d'observation, un Boeing B-29 Superfortress de la 216th Army Air Forces Base Unit piloté par le major Clyde « Stan » Shields, de se mettre en position.

La boule de feu de l'explosion conventionnelle était visible depuis l'aérodrome militaire d'Alamogordo, à 100 km de distance, mais il n'y eut que peu de choc au camp de base, à 16 km de distance. Shields pensait que l'explosion était « magnifique », mais elle fut à peine ressentie à 4 600 m. Herbert L. Anderson s'entraîna à utiliser un char Sherman M4 converti doublé de plomb pour s'approcher du cratère d'explosion de 1,5 m de profondeur et 9 m de largeur et prélever un échantillon de sol, bien que la radioactivité fût suffisamment faible pour permettre plusieurs heures d'exposition sans protection. Un signal électrique d'origine inconnue provoqua l'explosion 0,25 seconde plus tôt, ruinant des expériences qui nécessitaient une synchronisation en une fraction de seconde. Les jauges piézoélectriques développées par l'équipe d'Anderson indiquaient correctement une explosion de 108 tonnes de TNT, mais les jauges à condensateur aéroporté de Luis Alvarez et Waldman étaient beaucoup moins précises.
En plus de révéler des problèmes scientifiques et technologiques, le test de répétition a également révélé des problèmes pratiques. Plus de 100 véhicules ont été utilisés pour le test de répétition, mais on s'est rendu compte qu'il en faudrait davantage pour le test principal, et qu'il faudrait de meilleures routes et des installations de réparation. Il fallait davantage de radios et de lignes téléphoniques. Les lignes devaient être enterrées pour éviter qu'elles ne soient endommagées par les véhicules. Un télétype a été installé pour permettre une meilleure communication avec Los Alamos. Un hôtel de ville a été construit pour permettre de grandes conférences et des briefings, et le mess a dû être modernisé. Comme la poussière soulevée par les véhicules interférait avec certains instruments, 32 km de route ont été scellés.
La bombe

Le terme « gadget » — un euphémisme de laboratoire pour désigner une bombe — a donné son nom à la division de physique des armes du laboratoire, la « Division G », en août 1944 À l'époque, il ne faisait pas spécifiquement référence au dispositif de test Trinity, car il n'avait pas encore été développé , mais une fois qu'il l'a été, il est devenu le nom de code du laboratoire . La bombe Trinity était officiellement un dispositif Y-1561, tout comme le Fat Man utilisé plus tard dans le bombardement de Nagasaki. Les deux étaient très similaires, bien que la bombe Trinity n'ait pas de détonateur et d'enveloppe balistique externe. Les bombes étaient toujours en cours de développement et de petites modifications ont continué à être apportées à la conception du Fat Man
Pour garder la conception aussi simple que possible, un noyau sphérique presque solide a été choisi plutôt qu'un noyau creux, bien que les calculs aient montré qu'un noyau creux serait plus efficace dans son utilisation du plutonium. Le noyau a été comprimé pour provoquer une supercriticité par l'implosion générée par la lentille hautement explosive. Cette conception est devenue connue sous le nom de « noyau Christy » ou « fosse Christy » d'après le physicien Robert F. Christy , qui a fait de la conception de la fosse solide une réalité après qu'elle ait été initialement proposée par Edward Teller .
Parmi les différents allotropes du plutonium , les métallurgistes préféraient la phase malléable δ ( delta ) . Celle-ci était stabilisée à température ambiante en l'alliant avec du gallium . Deux hémisphères égaux d'alliage plutonium-gallium étaient plaqués d'argent, et désignés par les numéros de série HS-1 et HS-2. Le noyau radioactif de 6,19 kilogrammes (13,6 lb) générait 15 W de chaleur, ce qui le réchauffait à environ 100 à 110 °F (38 à 43 °C), et le placage d'argent développait des cloques qui devaient être limées et recouvertes d'une feuille d'or ; les noyaux ultérieurs étaient plaqués de nickel à la place.

Un essai d'assemblage de la bombe, sans composants actifs ni lentilles explosives, fut réalisé par l'équipe d'assemblage de la bombe dirigée par Norris Bradbury à Los Alamos le 3 juillet. Elle fut conduite jusqu'à Trinity et retour. Un jeu de lentilles explosives arriva le 7 juillet, suivi d'un deuxième jeu le 10 juillet. Chacune fut examinée par Bradbury et Kistiakowsky, et les meilleures furent sélectionnées pour être utilisées. Le reste fut remis à Edward Creutz , qui effectua une détonation d'essai à Pajarito Canyon près de Los Alamos sans matière nucléaire. Les mesures magnétiques de cet essai suggérèrent que l'implosion pourrait être insuffisamment simultanée et que la bombe échouerait. Bethe travailla toute la nuit pour évaluer les résultats et rapporta qu'ils étaient compatibles avec une explosion parfaite.
L'assemblage de la capsule nucléaire a commencé le 13 juillet à la McDonald Ranch House, où la chambre principale avait été transformée en salle blanche . L' initiateur en polonium-béryllium « Urchin » a été assemblé et Louis Slotin l'a placé à l'intérieur des deux hémisphères du noyau en plutonium. Cyril Smith a ensuite placé le noyau dans le bouchon d'inviolabilité en uranium naturel , ou « slug ». Les espaces vides ont été remplis de feuille d'or de 0,5 mil (0,013 mm) et les deux moitiés du bouchon ont été maintenues ensemble par des rondelles et des vis en uranium qui s'inséraient parfaitement dans les extrémités bombées du bouchon.

Pour mieux comprendre l'effet probable d'une bombe larguée d'un avion et détonée dans les airs, et générer moins de retombées nucléaires, la bombe devait être détonée au sommet d'une tour en acier de 30 mètres. La bombe a été conduite à la base de la tour, où un boulon à œil temporaire a été vissé dans la capsule de 48 kg et un palan à chaîne a été utilisé pour descendre la capsule dans la bombe. Lorsque la capsule est entrée dans le trou du bourreur d'uranium, elle s'est coincée. Robert Bacher s'est rendu compte que la chaleur du noyau de plutonium avait provoqué l'expansion de la capsule, tandis que l'assemblage explosif avec le bourreur s'était refroidi pendant la nuit dans le désert. En laissant la capsule en contact avec le bourreur, les températures se sont égalisées et, en quelques minutes, la capsule avait glissé complètement dans le bourreur. Le boulon à œil a ensuite été retiré de la capsule et remplacé par un bouchon fileté en uranium, un disque de bore a été placé sur le dessus de la capsule (pour compléter la fine coque sphérique en bore plastique autour du bourreur), un bouchon en aluminium a été vissé dans le trou du poussoir (coque en aluminium entourant le bourreur), et les deux lentilles explosives restantes ont été installées. Enfin, la calotte polaire supérieure en Dural a été boulonnée en place. L'assemblage du matériau actif et des explosifs puissants a été terminé à 17h45 le 13 juillet.
Le gadget a été hissé jusqu'au sommet de la tour. La tour reposait sur quatre pieds s'étendant à 6,1 m dans le sol, avec des semelles en béton. Au sommet se trouvaient une plate-forme en chêne et une cabane en tôle ondulée ouverte à l'ouest. Le gadget a été hissé avec un treuil électrique. Un camion chargé de matelas a été placé en dessous au cas où le câble se briserait et que le gadget tomberait. Une équipe a ensuite fixé chacun des 32 détonateurs EBW modèle 1773. L'assemblage complet de la bombe a été terminé à 17h00 le 14 juillet. L'équipe d'armement de sept hommes, composée de Bainbridge, Kistiakowsky, Joseph McKibben et quatre soldats dont le lieutenant Bush, s'est rendue à la tour pour effectuer l'armement final peu après 22h00 le 15 juillet.
Personnel

Au cours des deux dernières semaines précédant le test, quelque 250 soldats de Los Alamos travaillaient sur le site de Trinity, et le commandement du lieutenant Bush avait gonflé à 125 hommes pour garder et entretenir le camp de base. 160 autres hommes sous les ordres du major TO Palmer étaient stationnés à l'extérieur de la zone avec des véhicules pour évacuer la population civile de la région environnante si cela s'avérait nécessaire. Ils avaient suffisamment de véhicules pour déplacer 450 personnes en lieu sûr et avaient de la nourriture et des provisions pour deux jours. Des dispositions ont été prises pour que l'aérodrome militaire d'Alamogordo fournisse un logement. Groves a averti le gouverneur du Nouveau-Mexique John J. Dempsey que la loi martiale pourrait devoir être déclarée dans la partie sud-ouest de l'État.
Des abris furent installés à 9 100 mètres au nord, à l'ouest et au sud de la tour, chacun avec son propre chef : Robert Wilson à N-10 000, John Manley à W-10 000 et Frank Oppenheimer à S-10 000. De nombreux autres observateurs se trouvaient à environ 32 km de distance, et d'autres étaient dispersés à différentes distances, certains dans des situations plus informelles. Richard Feynman prétendit être la seule personne à avoir vu l'explosion sans les lunettes fournies, s'appuyant sur le pare-brise d'un camion pour filtrer les longueurs d'ondes ultraviolettes nocives . Bainbridge demanda à Groves de limiter sa liste de VIP à dix. Il se choisit lui-même, Oppenheimer, Richard Tolman , Vannevar Bush , James Conant , le brigadier général Thomas F. Farrell , Charles Lauritsen , Isidor Isaac Rabi , Sir Geoffrey Taylor et Sir James Chadwick . Les VIP ont observé le test depuis la colline Compania (également appelée colline Compaña ou Cerro de la Colorado), à environ 32 km au nord-ouest de la tour.

Des pellicules photographiques ont été placées dans les villes voisines pour détecter la contamination radioactive, et des sismographes ont été placés à Tucson , Denver et Chihuahua, au Mexique, pour déterminer jusqu'où l'explosion pouvait être détectée. Les calculs ont indiqué que même si les systèmes mécaniques et électriques ne tombaient pas en panne, la probabilité d'un test non optimal était supérieure à 10 %. Les observateurs ont mis en place un pari sur les résultats du test. Teller était le plus optimiste, prédisant 45 kilotonnes de TNT (190 TJ). Il portait des gants pour protéger ses mains et des lunettes de soleil sous les lunettes de soudage que le gouvernement avait fournies à tout le monde. Il était l'un des rares scientifiques à regarder le test (avec des lunettes de protection), au lieu de suivre les ordres de s'allonger sur le sol, le dos tourné. Il avait également apporté de la crème solaire, qu'il partageait avec les autres. Ramsey a choisi zéro (un échec complet ), Robert Oppenheimer a choisi 0,3 kilotonne de TNT (1,3 TJ), Kistiakowsky 1,4 kilotonne de TNT (5,9 TJ) et Bethe a choisi 8 kilotonnes de TNT (33 TJ). Rabi, le dernier à arriver, a pris le seul choix restant – 18 kilotonnes de TNT (75 TJ), qui s'est avéré être le gagnant. Bethe a déclaré plus tard que son choix de 8 kt était exactement la valeur calculée par Segrè, et qu'il a été influencé par l'autorité de Segrè sur celle d'un membre plus junior [mais anonyme] du groupe de Segrè qui avait calculé 20 kt.
Enrico Fermi proposa de prendre des paris entre les meilleurs physiciens et militaires présents pour savoir si l'atmosphère allait s'enflammer et si cela détruirait seulement l'État ou incinérerait la planète entière. Ce dernier résultat avait été précédemment calculé par Bethe comme étant presque impossible, bien que pendant un certain temps il ait causé une certaine anxiété chez certains scientifiques. Bainbridge était furieux contre Fermi pour avoir effrayé les gardes, dont certains demandèrent à être relevés ; sa plus grande crainte était que rien du tout ne se produise, auquel cas il devrait retourner à la tour pour enquêter.
Mary Argo était la seule femme membre du personnel à avoir été officiellement invitée à assister au test, ce qu'elle a fait. Joan Hinton s'est faufilée pour assister au test sans y avoir été invitée.
Explosion
Détonation
Les scientifiques souhaitaient une bonne visibilité, une faible humidité, des vents légers à basse altitude et des vents d'ouest à haute altitude pour le test. Les meilleures conditions météorologiques étaient prévues entre le 18 et le 21 juillet, mais la conférence de Potsdam devait commencer le 16 juillet et le président Harry S. Truman voulait que le test soit effectué avant le début de la conférence. Il a donc été programmé pour le 16 juillet, date la plus proche à laquelle les composants de la bombe seraient disponibles.
La détonation était initialement prévue pour 04h00 MWT mais fut reportée en raison de la pluie et des orages du début de la matinée. On craignait que le danger de radiations et de retombées radioactives ne soit accru par la pluie, et la foudre fit craindre aux scientifiques une détonation prématurée, comme cela s'était produit avec un modèle de système électrique. Un rapport météorologique favorable crucial arriva à 04h45, et le compte à rebours final de vingt minutes commença à 05h10, lu par Samuel Allison . Une fusée fut lancée à 05h25 pour signaler cinq minutes avant la détonation ; une autre fusée fut tirée à 05h29. À 05h29:15, un interrupteur dans le bunker de contrôle déclencha le chronomètre de détonation. À 05h30, la pluie avait cessé. Il y a eu quelques problèmes de communication : la fréquence radio à ondes courtes pour communiquer avec les B-29 était partagée avec la Voice of America , et les radios FM partageaient une fréquence avec une gare de marchandises ferroviaires à San Antonio , au Texas.
Deux B-29 en vol circulaire observaient le test, Shields étant de nouveau aux commandes de l'avion de tête. Ils transportaient des membres du Projet Alberta qui effectueraient des mesures aériennes au cours des missions atomiques. Parmi eux figuraient le capitaine Deak Parsons , directeur associé du laboratoire de Los Alamos et chef du Projet Alberta, Luis Alvarez , Harold Agnew , Bernard Waldman , Wolfgang Panofsky et William Penney . Le ciel couvert obscurcissait leur vue du site de test.
À 05:29:21 MWT (11:29:21 GMT ) ± 15 secondes, l'engin explosa avec une énergie équivalente à 24,8 ± 2 kilotonnes de TNT (103,8 ± 8,4 TJ). Le sable du désert, en grande partie composé de silice , fondit et devint un verre vert clair légèrement radioactif, qui fut nommé trinitite . L'explosion créa un cratère d'environ 4,7 pieds (1,4 m) de profondeur et 88 yards (80 m) de largeur. Le rayon de la couche de trinitite était d'environ 330 yards (300 m). La tour de tir de 100 pieds fut complètement vaporisée. Au moment de la détonation, les montagnes environnantes furent illuminées « plus fort que pendant la journée » pendant une à deux secondes, et la chaleur fut signalée comme « aussi chaude qu'un four » au camp de base. Les couleurs observées de l'illumination sont passées du violet au vert, puis au blanc. Le rugissement de l'onde de choc a mis 40 secondes à atteindre les observateurs. Elle a été ressentie à plus de 160 km de distance et le nuage en forme de champignon a atteint 12,1 km de hauteur.
De nombreux observateurs se souviennent de leur stupéfaction face à la lumière de l'explosion. Conant écrit : « L'énormité de la lumière et sa longueur m'ont complètement stupéfait ». Lawrence, à 43 km de là, écrit qu'il a été « enveloppé d'une lumière blanche jaune chaude et brillante, passant de l'obscurité à un soleil éclatant en un instant ». Ralph Carlisle Smith, qui observait depuis Compania Hill, écrit :
Je regardais droit devant moi, l'œil gauche ouvert, couvert par une lunette de soudeur, et l'œil droit restant ouvert et découvert. Soudain, mon œil droit fut aveuglé par une lumière qui apparut instantanément tout autour sans aucune intensité. Mon œil gauche pouvait voir la boule de feu se former comme une énorme bulle ou un champignon en forme de nob. J'ai presque immédiatement laissé tomber la lunette de mon œil gauche et j'ai regardé la lumière monter vers le haut. L'intensité lumineuse a chuté rapidement, ce qui n'a pas aveuglé mon œil gauche, mais elle était toujours incroyablement brillante. Elle est devenue jaune, puis rouge, puis d'un magnifique violet . Au début, elle avait un caractère translucide, mais s'est rapidement transformée en une fumée blanche teintée ou colorée. La boule de feu semblait s'élever comme un champignon vénéneux. Plus tard, la colonne a évolué comme un cylindre de fumée blanche ; elle semblait se déplacer lourdement. Un trou a été percé dans les nuages, mais deux anneaux de brouillard sont apparus bien au-dessus de la colonne de fumée blanche. Il y a eu une acclamation spontanée des observateurs. Le Dr von Neumann a déclaré : « Cela représentait au moins 5 000 tonnes et probablement beaucoup plus. »
Joan Hinton s'est faufilée pour regarder le test sans avoir été invitée, et a écrit à ce sujet :
C'était comme être au fond d'un océan de lumière. Nous étions baignés de toutes parts. La lumière se retirait dans la bombe comme si elle l'avait aspirée. Puis elle est devenue violette et bleue et est montée, montée, montée. Nous parlions encore à voix basse lorsque le nuage a atteint le niveau où il a été frappé par la lumière du soleil levant, ce qui a éliminé les nuages naturels. Nous avons vu un nuage sombre et rouge en bas et la lumière du jour en haut. Puis soudain le son nous a atteint. Il était très aigu et grondait et toutes les montagnes en vibraient. Nous avons soudainement commencé à parler à voix haute et nous nous sommes sentis exposés au monde entier.
Dans son rapport officiel sur le test, Thomas Farrell (qui s'est d'abord exclamé : « Les cheveux longs l'ont laissé échapper ! » ) a écrit :
Les effets de lumière défiaient toute description. Le pays tout entier était éclairé par une lumière brûlante dont l'intensité était plusieurs fois supérieure à celle du soleil de midi. Elle était dorée, pourpre, violette, grise et bleue. Elle éclairait chaque pic, chaque crevasse et chaque crête de la chaîne de montagnes voisine avec une clarté et une beauté qui ne peuvent être décrites mais qui doivent être vues pour être imaginées...
William L. Laurence du New York Times avait été transféré temporairement au Projet Manhattan à la demande de Groves au début de 1945. Groves avait organisé pour Laurence la visite d'événements importants, notamment Trinity et le bombardement atomique du Japon. Laurence a rédigé des communiqués de presse avec l'aide du personnel des relations publiques du Projet Manhattan. Il a déclaré plus tard :
Un grand cri emplit l'air. Les petits groupes qui jusque-là étaient restés enracinés dans la terre comme des plantes du désert se mirent à danser, au rythme de la danse de l'homme primitif lors d'une de ses fêtes du feu à l'arrivée du printemps.
Une fois passée l'euphorie initiale provoquée par l'explosion, Bainbridge dit à Oppenheimer : « Maintenant, nous sommes tous des fils de pute. » Rabi remarqua la réaction d'Oppenheimer : « Je n'oublierai jamais sa démarche. » Rabi se rappela : « Je n'oublierai jamais la façon dont il est sorti de la voiture... sa démarche était comme celle de High Noon ... ce genre de démarche. Il l'avait fait. »
Oppenheimer a raconté plus tard que, alors qu'il était témoin de l'explosion, il a pensé à un verset d'un livre sacré hindou , la Bhagavad Gita (XI,12) :
दिव। |
Si l'éclat de mille soleils éclatait en même temps dans le ciel, Des années plus tard, il expliquera qu’un autre verset lui était également venu à l’esprit à ce moment-là :
John R. Lugo pilotait un avion de transport de la marine américaine à 3 000 mètres d'altitude, à 48 kilomètres à l'est d' Albuquerque , en route vers la côte ouest. « Ma première impression fut que le soleil se levait au sud. Quelle boule de feu ! Elle était si brillante qu'elle éclairait le cockpit de l'avion. » Lugo contacta Albuquerque par radio. Il n'obtint aucune explication pour l'explosion, mais on lui dit : « Ne volez pas vers le sud. »
Instrumentation et mesuresLa division T (théorique) de Los Alamos avait prédit une production comprise entre 5 et 10 kilotonnes de TNT (21 et 42 TJ). Immédiatement après l'explosion, deux chars Sherman M4 à revêtement de plomb se dirigèrent vers le cratère. L'analyse radiochimique des échantillons de sol qu'ils avaient collectés indiqua que la production totale (ou libération d'énergie) avait été d'environ 18,6 kilotonnes de TNT (78 TJ). Cette méthode s'est avérée être le moyen le plus précis de déterminer l'efficacité d'une explosion nucléaire et a été utilisée pendant de nombreuses années après. L'énergie de l' onde de choc a été mesurée par un grand nombre de capteurs utilisant une variété de principes physiques. Les jauges piézoélectriques de l'onde de choc ont été déréglées et aucun enregistrement n'a été obtenu. La mesure de la vitesse excessive de l'onde de choc (mesure précise de la vitesse du son sur le site de l'explosion, puis comparaison avec la vitesse de l'onde de choc) a fourni l'une des mesures les plus précises de la pression de choc. Une autre méthode consistait à utiliser les jauges à diaphragme en aluminium conçues pour enregistrer la pression de pointe de l'onde de choc. Ces jauges indiquaient une énergie de choc de 9,9 kilotonnes de TNT (41 TJ) ± 1,0 kilotonne de TNT (4,2 TJ). Elles ont été complétées par un grand nombre d'autres types de jauges de pression mécaniques. Et une seule d'entre elles a donné un résultat raisonnable d'environ 10 kilotonnes de TNT (42 TJ). Fermi a préparé sa propre expérience pour mesurer l'énergie libérée sous forme de souffle. Il a déclaré plus tard :
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