1942年，美国制定了研制原子弹的“曼哈顿”工程计划，由陆军工程兵团建设部副主任格罗夫斯准将领导实施。两年后，1944年圣诞节，格罗夫斯满怀信心地宣称，1945年8月，原子弹的实验可能获得成功。
美国原子弹还没有研制出世，纳粹德国已经战败，欧洲战场战事已经全部结束。这时，美国正在全力集中于太平洋地区，以进攻日本本土结束战争。据当时估计，决定性袭击需要的兵力为36个师，总兵力153万2千人，并认为伤亡将是惨重的。这样，美国要付出50万人的代价。可是当时有人认为，如果原子弹研制成功，并付诸运用，也许情况会好一些。正逢此时，1945年4月12日，美国总统罗斯福因脑溢血去世。
美国新总统杜鲁门上台后，负责研制原子弹计划的陆军部长史汀生，向总统汇报了原子弹研制和发展的情况，并告诉总统原子弹很可能在8月份研制成功，一旦使用这种武器完全可能缩短战争。
负责原子弹设计和研制的科学家奥本海默自信美国能在7月中旬前后试验第一颗内爆式原子弹。
在两位军人的协助下，奥本海默勘察了几个地方以后，认定新墨西哥州沙漠地区的阿拉默戈多空军基地最合适。何时试验，将取决于原子弹各组成部分的运输、验收和装配。
临近实验时，科学家们已经完全准确地计算出核爆炸的规模。认为，2万吨炸药的爆炸力所产生的热会使整个钢壳气化，钢铁碎片将抛到很远的地方，后果不堪想象。因此，决定不用容器内爆炸第一颗原子弹。
组装开始了。每一块炸药最后都要经过一次X光检查、编号;把高爆炸药组合放在一个防水的塑料袋里;最后把整个包装箱牢牢捆绑在5吨军用卡车的货厢内，然后用帆布盖实，缓慢运往试验场。
钚弹芯放在一个防震的战地旅行箱中，由专人在武装人员保护下运送。
1945年7月13日，原子弹开始组装。两个镀镍的钚半球，一个亮光的闪闪带有丰富钋α粒子的铍引爆器，为了遏制住这些关键性的元素，用了几块酱紫色的天然铀，构成了80磅的圆柱体反射器的塞检。组装人员把引爆器安放在两个钚半球之间，随后，把镍球放在反射器的空心塞栓里。这些工作整整用了一个上午和半个下午。然后由两个人将这个装在盒子里的沉重装置用手推双轮车推出，放在汽车上，送到塔座处去进行装配。
1945年7月15日星期天，原子弹已经装成，安放在一座钢塔顶部。那天晚上，奥本海默爬到塔上去做最后一次视察。他心想，任务差不多要结束了。到傍晚时分，这位疲劳不堪日夜操劳已消瘦到116磅的科学家才安静下来。
但是天公不做美。7月16日凌晨2时，一场暴风雨袭来，把科学家们吓坏了。他们担心在塔里的那个东西会意外爆炸。奥本海默的顾问们劝他至少应推迟24小时。奥本海默在暴风雨中“享受”着人生难得一遇的不可名状的紧张心情。
经过大本营气象会议分析，原定晨4时引爆是不可能了，但可以在5时和6时之间动手。奥本海默如释重负。
晨4时，风向转移。4时30分，气象台报告，5时30分零点地段的天气见好。于是，奥本海默决定把5时30分定为试验开时的零时(T=0)。
为了使试验赶在波茨坦公告之前，使日本尽早考虑“无条件投降”这一最后通谍，原子弹的试验，不能再等待了。“原是7月16日清晨进行试验，”格罗夫斯说，“定在这一时间是基于以下想法：在那时进行爆炸是由于附近地区所有的居民都几乎尚在睡梦中，所以不会太引起他们的注意。他们预料到爆炸后会出现强烈的闪光，但认为它不会亮到使远离爆炸地点的许多人都惊醒。此外，为了把爆炸情景拍摄下来，我们也需要在黑暗中进行”。
试验时间，最初推迟了1小时，后来又推迟了30分钟，全部爆炸时间实际上比最初预定的时间推迟了3个半小时。最后天气没有什么好转，但是据专家们意见，这个不理想的天气是可行的，于是试验时间最终敲定了。在预定开始之前的30分钟，一直守卫着原子弹的5个士兵，离开了塔脚监视点，分乘几辆吉普车返回掩蔽指挥所。当这5名士兵离开塔的时候，开亮了弹塔，使科学家们可以在掩蔽指挥所用望远镜了望。
倒数继续在进行着，5点25分，一支绿色的火箭升空了。这个信号引起了大本营警笛的一声短鸣。
两分钟前的预警火箭嘶嘶作响了。大本营警笛一声长鸣，发出了信号。一分钟前的预警火箭在5点29分点燃了。
5时29分45秒。点火的线路合拢了;X—单元放电了;起爆器在32个起爆点上，同时点数了B组合的透镜型外壳;爆炸波各自暴增起来，碰到了“巴拉托尔”里面的物质，慢了下来，卷曲起来，里面翻到外面来了，合并成为一种共同的内驱动的球体;球形的爆炸波穿入坚实的B组合的第二层外壳，并加速;撞击了密集铀反射器的壁，变成一个震动波并压挤、液化而穿了过去;击中了钚弹芯的镍铍层，又压挤，小球体缩小了，向内塌陷，变成了象眼球似的;震波到达了中心的小小引爆器，在它的设计不规则的内部旋转来搅拌铍及钋铍的α粒子把中子从稀少的铍原子中打出来：1个，2个，7个，9个，有这么多的中子钻进围绕的钚而启动了链式反应。然后裂变成倍地增加它的异常庞大的能量释放，在百万分之一秒内产生裂变，温度达几千万度，压力达几百万磅。
然后是膨胀，辐射向外泄漏。链式反应所释放的耀眼的能量是非常炽热的，在它冷却到50万度时，约在万分之一秒的时间，产生一个震动波，并从中心最热的地方向外传播，震动波随着辐射迁移而缓慢地增张着。
爆炸的一刹那，科学家劳伦斯在康帕尼亚山上刚刚从他的汽车迈出腿来。正当他把一只脚踩在地上时，立即被一种温暖的黄白色亮光包围起来——顷刻之间从黑暗到阳光普照——就在这瞬息之间他被惊呆了。
科学家瑟伯尼在山上冒着视盲的危险而瞥见了火球的较早阶段。他在爆炸的那一时刻，没有侧身、转身，没有回避，而是正面地直视着它，而且没带任何保护眼睛的器具。他回忆说：“我看到先是一种白色光辉，几乎全部变成了一种压倒一切的白色闪光，光线那样强烈，我完全什么也看不见了。在爆炸后20或30秒钟之后，我逐渐恢复了正常的视力。这一现象的壮观和巨大规模完全令人吃惊。”
科学家费米在爆炸后大约40秒钟气浪到达的时候，从6英尺高的地方掷一些纸片。因为在这个时候正好有风，气浪通过时和纸片下落的过程中，可以观察的很清楚，而且可以实际量出它们的位移。费米事先已计算过不同爆炸力所应有的各种距离，所以当他量过地面距离之后，很快就说出了这次爆炸的强度。他的估算和后来从复杂仪表记录的数据所做计算非常接近。
一位观看试验的弹道专家的印象是：最初闪光这样夺目，好象没有固定的形状，但是过了差不多半秒种后，它看起来呈鲜艳的黄色，成为一个平底朝下的半球体，象一个升出一半的太阳，但约为太阳的两倍大。几乎顷刻间，这个光亮的火团开始膨胀升起，火焰的大漩涡好象冒出来一个比较细的光柱，并且升到相当大的高度。然后作为高潮，细光柱的顶端好象蘑菇似的向外翻成厚厚的伞状，颜色光亮，伴以幽灵般的淡蓝色。这种现象似乎近在眼前，但又给人以遥远的感觉。这时，我们观看到的那灰烟变成一根越来越高的旋转的圆柱。
在指挥所掩蔽的每个人，当读数快到零时时，都要面朝地卧倒，脚朝爆炸方向，闭起眼睛，并用手蒙起来 。在爆炸闪光时，他们马上翻过身来坐起或站立，并戴上防护眼镜。虽说这项工作做得很仔细，但还是出了纰漏。据格罗夫斯回忆说：爆炸前，一个炊事兵度假回营房漏查，在爆炸时他正迷迷糊糊躺床睡大觉。他的双目在闪光下一度失明，然而几天后又完全恢复了。
格罗夫斯回忆说：“爆炸的时间是1945年7月16日清晨5时30分。爆炸给我的第一印象是强烈的闪光，然后，我们翻过身来，看到了一个现在已经习惯了的火球……
“我们都站了起来。当冲击波大约在50秒钟后到达我们站立处时，我们对客观存在的冲击力比较和缓而感到惊异。”
爆炸瞬间，原子弹产生明亮的闪光，照亮了附近的山脉，万里睛空，蘑菇云腾空而起，钢塔被气化成一堆扭曲的废物落在塔座脚下。投影点周围700米内的沙漠表面，烧化成玻璃体，绿色透明象翡翠一样。年轻的物理学家安德森用杯子收集了碎片，他以后做的放射化学测量事实是18.6千吨梯恩梯爆炸强度，是预期的4倍。
奥本海默在露天用装满细刨花的盆子以及松树板记录了亮光到达时的烧灼强度：1000码以外烧成炭灰，2000码以外轻微烧焦，1520码处，外露的表面接受到的灼热温度是华氏750度。
世界上第一颗原子弹爆炸成功。它标志着人类科学技术水平进入一个新阶段。

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