1942年4月15日，原子弹实验室（设在洛斯阿拉莫斯）正式开始工作。 在格罗夫斯刚上任就匆忙决定的田纳西州橡树岭厂址上，建造了两座大型工 厂。
第一座是根据劳伦斯的电磁分离器原理设计的。采用电磁方法分离同位 素，制造原子弹芯所需的铀-235。由于磁体是椭圆形的，人们称之为跑道， 正式的名称为阿尔法Ⅰ号跑道。回旋加速器实验证明，具有无比的价值，但 也问题成堆。其真空度的要求比普通动力厂的真空系统高出3000万倍以上。 巨大的电磁铁总长度达250英尺，每块磁铁重达3000～10000吨。工作人员 一进大厅就可以感觉到强磁场对皮鞋上铁钉的吸引力——发夹会突然飞到空 中，使人披头散发。
在这座代号为Y－12的电磁分离工厂附近，又建造了一座气体扩散分离 工厂。同时，在2000英里之外的汉福德，用以生产钚-239的大型工厂拔地 而起。
曼哈顿工程紧锣密鼓地进行起来。劳伦斯负责伯克利实验室的工作，他 以同志式的态度对待同仁，据称，即使是看门人，如果他提的建议最好，也 会被采纳。当时伯克利的工作人员回忆说：“他具有一种个人的力量，而他 又自命不凡。当他说：‘我们要完成它。’我们真的就完成了。他说的办法， 就得按他说的做，情况就得是这样，没有人有意见，……他就是第一能手。 当橡树岭的问题成堆，陷于瘫痪的时候，他带了实验室关键性人物的一半到 那里去，并使它转动起来。任何了解他的人都相信，他是一定会成功的。他 受到崇高的尊重。”
洛斯阿拉莫斯的各项研究工作也在加紧进行。到 1944年夏天，只要有足 够的好材料，制造一颗铀弹没有什么大问题。一个特殊设计的炮筒将把临界 量（即可导致自动诱发爆炸的数量）的一半射向另一半，结合在一起将自发 裂变。如果外壳适当，则可以巨大的能量爆炸。但科学家们研究发现，这种
“枪式结构”不适应用钚，只有采用内爆法，即将钚包装在常规炸药中间， 炸药引爆后，产生足够的压力来挤压钚心使其进入临界状态。这一问题经反 复试验终于在洛斯阿拉莫斯解决。
1945年5月7日，德国宣布投降。而原子弹研制工作也进入尾声。铀弹 比较来说是安全的，性能也是稳定的，不需要进行最后试验。奥本海默坚持 钚内爆技术要经过一次全面的试验，否则谁也没有把握。1945年初，在新墨 西哥州靠近阿拉莫果尔多的一处偏僻地方被选作试验场地，称为“三一”试 验场。
7月10日，最后的预备试验也都顺利完成了。奥本海默打电报给劳伦斯：
“15日以后的任何一天，都适合我们的钓鱼之行。……由于我们这里睡袋不 够，所以请不要带友人来。”
15日午夜时分，一辆轿车将劳伦斯等几人拉到三一试验场塔载炸弹西北 20英里处的康巴尼亚山。天气不好，为等雨停，实爆一直推迟到第二天凌晨。
当倒数计时开始时，劳伦斯神经质地忐忑不安，一会儿走进汽车，一会 儿又从汽车里走出来。5点30分前的几秒，但见从一个点发出一道亮光，这 道亮光又发展成了一个巨大的融化了的光柱。这个光柱的光强烈地洒向沙 漠，似乎要将沙丘溶化。这是任何中午时分的太阳都不曾有过的。大家都被 吓呆了，好几秒钟都没有人打破这随之而来的奇怪的寂静。劳伦斯正一脚车 里，一脚车外，他呆呆地望着眼前的景观，然后他喊道：“成功了，成功了！” 他高兴地跳起来。两分钟后，爆炸的雷声和气浪才传到这座山上。
1945年7月16日5时30分，人类历史上第一颗原子弹在美国试爆成功。 它的能量相当于200万吨TNT（烈性炸药）。
七、184英寸回旋加速器
凡是亲眼看到原子弹试爆的人，都为它那巨大的力量所震惊。“现在我 们有了这种炸弹，我们用它干些什么呢？”这是包括劳伦斯在内的所有科学 家都在思考的问题。德国已经投降，日本仍在顽抗但败局已定，经常性的大 规模轰炸使日本本土遭受严重破坏。三一试验之后，围饶使用原子弹产生了 争论。
曾经上书罗斯福总统呼吁研制原子弹的利奥·西拉德首先呼吁禁止使用 原子弹。7月的民意测验表明，绝大多数科学家主张如果其他手段不能使日 本投降就将原子弹用于军事上。“其他手段”包括先进行供人观察的爆炸表 演，并警示敌人这种炸弹所能造成的可怕后果。
1945年5月，美国成立了临时委员会，并由劳伦斯、康普顿、奥本海默 和费米组成的科学小组，担任委员会的顾问。
在5月31日临时委员会与科学小组召开的会议上，劳伦斯建议进行一次 供人观察的无害而引人注目的表演，并同时发出警告说如果日本不投降就立 即使用这种炸弹。但奥本海默认为，只有把炸弹用在真实的、存在着建筑物 的目标上，它才有效。他不认为事先搞一次表演就会成功。而且一颗原子弹 造成的伤亡人数不会大于过去燃烧弹轰炸所造成的伤亡人数，并且无疑比一 次进攻日本本土牵涉的伤亡人数少。
劳伦斯提出了一个战后世界的建议，原子能在战后将成为一种新的力 量，应着重强调和平利用。原子能的和平利用和作为武器使用具有同等的重 要性，原子能根本就不应该作为武器使用。他认为：原子能将成为一种防止 未来战争的预防因素。在一个委员会控制之下，原子能将用于医学、生物和 工业。
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