7月5日，奥本海默致电劳伦斯和康普顿，邀请他们前来“三一”试验 场。
7月11日晚，奥本海默与家人告别前往试验场。
7月2日凌晨，经过严格防腐蚀、防漏水、防过热以及防一切意外事故 的，价值20亿美元的钚弹芯被从奥米加实验室的地下仓库内取出，分别装入 两个特制的手提箱内，在两辆警卫车护送下运往阿拉莫戈多的“三一”试验 场。
早晨9时，开始装配原子弹芯。室内气氛极端紧张。只要有一点疏忽， 哪怕是瞬时达到临界，不仅会使弹芯无法再用，也将使整个装配小组成员受 到过量照射而注定会慢慢地死去。奥本海默亲临现场观看，但在此情况下他 已全然无法干预。正如在剧幕升起之时，导演对演员的演技已无能为力一样。 但考虑到他的紧张情绪会影响到所有在场的人，因而影响到工作顺利进行， 他被要求离开现场。
接下来是把弹芯装入弹体。当时气氛十分紧张，奥本海默又亲临现场。 他叼着烟斗在帐蓬外转来转去。
7月15日下午，奥本海默最后一次来到铁塔上巡视。乌云在天空飘荡， 预示着暴风雨即将来临。他爬上塔顶，站在他从实验里创造出的宝贝旁边。 这件珍品其貌不扬，使人难以看出其中隐藏着如此精湛的技术奇迹。它看上 去很像一具水雷，在表面上布满电线，把4枚雷管连接到X点火装置上。奥 本海默一人独自站立在离地100英尺高的塔顶，在被风吹得哗哗作响的铁皮 屋顶下，倾听着远处的雷鸣，细心地检查着这弟一颗原子弹。
由于天气恶劣，奥本海默和格罗夫斯不得不一再推迟试爆。
当天午夜，奥本海默和格罗夫斯来到距爆心点10000码的S.10000点代 号为贝克尔的倒计时指挥中心，他们将在此处观看试验。当时曾有科学家竭 力反时奥本海默亲自在那样近的距离观看原子弹爆炸，但奥本海默还是去 了。
凌晨4时，雨停了。奥本海默决定在5时30分试爆。
所有人员立即撤离铁塔。
5时10分，在沙漠中各处设置的扩音器响起了报时员的声音：“现在是 零时差20分。”
已经开始倒计时。
奥本海默独自一个人在坑道内外走进走出，显得紧张与孤僻。有一位负 责管理一个紧急按钮的科学家看到奥本海默过份紧张，想开一个小小的玩笑 让他轻松一下，他说，“奥比，我想很可能在零时差5秒时，我把开关一拉， 然后向大家宣布——先生们，试验不成了，都回去休息吧！你看会这样吗？” 奥本海默并没有被他的诙谐逗乐，反而冷笑地回答说，“你神经没有毛病吧！”
倒计时继续进行。营地上的警报器拉响，人们都掩蔽到壕沟中。
“十……九……八……七……”报时员忽然想到原子弹爆炸可能产生像 闪电一样的效应，因而他手中的话筒有使他触电的危险。因此，在计数报到 差一秒钟时，他扔下了话筒然后竭尽全力地高喊：“零！”
第一枚原子弹爆炸了。
有一位科学家这样描写当时的壮观景象：
“此时，万籁俱寂，忽然出现一片耀眼的强烈阳光——或者说是像太阳 一样的强光。这是一股炽热的、无定形的白光，把沙漠边际的小沙丘照得雪 亮，仿佛要将它们全部熔化。几秒钟之内，光线的亮度没有变化，然后开始 减弱。……我眯着眼睛，想看个清楚，大约又过了10秒左右，火球开始膨胀， 同时亮度减弱，这时看起来好像用石油燃起的一片大火，其形状犹如一个大 草莓。火球由地面缓缓上升，下面连着一个急剧旋转着的、由尘土构成的长 尾巴。……所有这一切都在一片宁静中出现，直到几分钟之后，才传来一声 巨响，我赶紧堵住自己的耳朵，但声音仍然震耳欲聋。接着是一片隆隆的轰 鸣，就像远处有载重火车开过那样。到现在我耳边仿佛还能听见这种响声。”
在S.10000坑道内，人们可以看到由背向爆心的出口处闪进一股强烈的 阳光，从而知道原子弹已经爆炸。几分钟之内仍然是一片寂静，随后传来了 雷鸣般的巨响。
奥本海默回忆道：“有几个人笑了，有几个人却哭了，大多数人惊呆了， 一声不响。我心中浮上了古印度圣诗勃哈加瓦墓达中克里希那试图说服王子 执行他使命的一句话： ‘我成了死神，世界的毁灭者。’”
当奥本海默克走出坑道来观看巨大的火球上升时，人们纷纷向他祝贺。 班希里奇充满着成功的喜悦，他握住奥本海默的手说：“奥比，现在我们将 永世被人诅咒了。”
费米自己设计了一个简单的试验。当他见到闪光之后而冲击波到来之 时，他撒下手中的纸片，由纸片被冲击波带走的距离，他估算出原子弹的威 力——相当于2万吨梯恩梯。
天快亮时，人们看到奥本海默从S.10000坑道回到营地。他茫然移步， 完全像一个沉思中的陌生人。
这次试验之后，许多科学家立即赶往提尼安岛，把已运去的两枚原子弹 ——绰号叫“小男孩”与“胖子”的部件最后装配好。
现在杜鲁门已确信他无需依靠苏联就可以单独结束远东的战争。他决定 在苏联介入远东前迅速用原子弹迫使日本投降。
8月6日凌晨，一架名为“伊诺拉·盖伊”的B—29轰炸机离开太平洋 上关岛附近的提尼安岛空军基地，机上携带着一枚名为“小男孩”的铀弹， 向日本广岛飞去。9时左右出现在广岛上空。这座城市刚刚解除了空袭警报。 人们对轰炸已习以为常此时防空监视哨连空袭警报都没拉响。
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