试验场地最终选定在美国空军的阿拉莫戈多靶场的一角，18英里宽，24 英里长。奥本海默将实验场命名为“三一”试验场（基督教以圣父、圣子与 圣灵为一神称为三一圣体）。
奥本海默成立了技术计划组织，成为掌握了整个试验进度的指挥部。与 此同时，恩里哥·费米利用实验反应堆取得的钚，第一次进行了直径为0.9 英寸钚球的中子倍增实验，并由测量结果推算了内爆式原子弹的临界质量。 费米给出的外推临界质量数值为5公斤左右，这个数字与初期估计值相近， 但比过去一般人预料的要小得多。
另一位科学家路易斯·阿尔瓦雷斯也完成了为时两年的起爆装置发展计 划，满足了内爆弹所要求在百万分之一秒之内同时点火的指标。1945年1月， 他报告了按照最后设计所进行的良好试验结果。
在远离实验区的一座偏僻的“奥米加”实验室内，也成功地进行了一系 列令人毛骨悚然的最危险的实验，并且得到了最后的试验结果。临界装置实 验小组尝试着用实验方法直接取得铀弹临界质量的精确数值。为了达到这一 目的，他们进行了称为“逗龙尾巴”（意即冒险）的实验。他们把一块较小 的氢化铀射入一堆临界的铀块中心的孔道内。小氢化铀块由4根轨道导引； 当射入铀块中心之后，整个装置在极短时间内达到临界而释放出大约2万千 瓦功率的巨大能量。通过测量这种微型爆炸的能量输出，可以推算得到原子 弹所需铀—235的精确数量。但这种试验是真正的核爆。在2月份的一次试 验中由于释放出的能量过大，以致铀棒开始熔化。后来花费了几天时间才清 理了现场。
另一个试验小组也在紧张地工作着。他们对铀弹临界实验非常害怕，以 致在进行上述实验时，他们搬出了实验室，躲避到周围的深山之中。但奥本 海默似乎对这种危险的实验特别着迷。他定期前往“奥米加”实验室时，在 进行试验时安静地坐着，与试验人员讨论物理问题。
洛斯阿拉莫斯实验室的各项研究计划进展顺利，奥本海默已有可能制订 今后5个月的逐日进度计划，一直订到格罗夫斯将军指定的实弹试验日期：7 月4日。然而，内爆试验计划似乎尚无成功把握，同时由于透镜型炸药的形 状方案太多，浪费了稀缺的原材料。
于是奥本海默不顾物理学家们的强烈反对，冻结了所有的新设计方案， 以集中力量试验两种透镜炸药。他同时指示班希里奇抽调足够的人力去加速
“三一计划”的准备工作，并安排在5月初进行100吨梯恩梯（TNT）炸药的 模拟爆炸试验。这一测验的威力虽然比不上某些爆炸试验，但却是规模最大 的一次人为爆炸试验。为了增加试验的效果，科学家们决定在炸药中放入一 定量的放射性物质，以便观察一种新的现象——放射性物质的沉降。
七、围绕使用原子弹的争论
部分研究工作已近尾声。科学家们现在有时间来讨论到底应当如何使用 他们所研制的新式武器了。
这场辨论还是由西拉德引起的。6年前，他曾与银行家萨克斯联名致信 罗斯福总统请求研制核武器，现在，1945年春，他又亲自出马撰写了一份冗 长的备忘录，论证对原子武器进行国际管制的必要性。他指出，“我们所面 临的最大危险，可能就是在显示了原子武器的威力之后，导致美苏之间的原 子军备竞赛。”阻止这一军备竞赛的唯一办法就是国际管制原子能，西拉德 又一次请爱因斯坦签上了名字。
这份备忘录被送交罗斯福总统，此时罗斯福身体已十分衰弱，已没有能 力考虑诸如此类问题。1945年4月12日，罗斯福总统突然逝世。副总统杜 鲁门继任，但他对曼哈顿计划一无所知。
第二天，洛斯阿拉莫斯的保安新首领托马斯·琼斯在洛斯阿拉莫斯得知 总统去世的噩耗，他放下电话冲出办公室，把这一惊人的消息告诉他所遇见 的每一个人。当他将此消息告诉奥本海默后，奥本海默沉静了很久。他向琼 斯谈到几个月前与罗斯福会见的印象。言语间表现出他对这位伟大人物衷心 的钦佩。因此琼斯坚信奥本海默决不是那种背叛祖国的人。
在办公大楼的旗杆旁举行了追悼仪式。奥本海默作了简短的讲演，引用 了古印度圣诗勃哈加瓦基达中的一段话。他充满悲痛，语调低沉，但听众深 受感动并铭记在心。
4月份，洛斯阿拉莫斯的各项工作进展顺利，奥本海默告诉格罗夫斯， 预计到8月1日可以制成一枚实用原子弹。格罗夫斯听后很兴奋，立即前往 华盛顿向新总统汇报。
这是杜鲁门第一次阅读关于原子弹计划的详细报告。格罗夫斯详细介绍 了发展原子弹的整个过程及准备如何使用它的设想。他指出，自1943年之后 就已将日本列为可能袭击目标之一。当时有可靠的军方情报估计，如果使用 原子弹，可以代替美军在日本本土登陆而取得战争的胜利，这样可以少牺牲 100万人以上。
杜鲁门为格罗夫斯的话动了心。实际上军方还有一种估计，即在日本本 土登陆时要付出4万人左右的生命而格罗夫斯没有讲到。
美国随即组成了“临时委员会”和由康普顿、劳伦斯、费米与奥本海默 组成的学术委员会，负责研讨美国对原子武器的未来政策。
1945年5月7日清晨，科学家们引爆了100吨梯恩梯炸药，进行了“三 一计划”的演习。在同一天，德国宣布无条件投降。对于洛斯阿拉莫斯的大 多数科学家来说，这个消息无异宣布了他们的任务发生了根本性的变化。他 们不再是与纳粹德国在发展原子弹方面进行生与死的搏斗，而是在为美国军 火库研制另一种更为致命的新式武器。不过，大家仍然受到这项计划进展的 顺利和涉及的精湛技术的鼓舞，继续努力工作。
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