Trinity-Test
| Trinity ⓘ | |
|---|---|
 Pilzwolke Sekunden nach der Detonation des Gadgets. | |
| Informationen | |
| Land |  Vereinigte Staaten |
| Testgelände | Trinity-Testgelände, New Mexico |
| Datum | 16. Juli 1945 (vor 77 Jahren) |
| Test-Typ | Atmosphärisch |
| Gerätetyp | Plutonium-Implosionsspaltung |
| Ergiebigkeit | 25 Kilotonnen TNT (100 TJ) |
| Chronologie des Tests | |
Trinity-Standort | |
U.S. National Register of Historic Places | |
U.S. Historischer Bezirk | |
U.S. National Historic Landmark District | |
N.M. State Register of Cultural Properties | |
 Obelisk der Trinity Site | |
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| Nächstgelegene Stadt | Bingham, New Mexico |
|---|---|
| Koordinaten | 33°40′38″N 106°28′31″W / 33.67722°N 106.47528°WKoordinaten: 33°40′38″N 106°28′31″W / 33.67722°N 106.47528°W |
| Fläche | 36.480 Acres (14.760 ha) |
| Bebaut | 1945 |
| NRHP-Referenz-Nr. | 66000493 |
| NMSRCP-Nr. | 30 |
| Signifikante Daten | |
| Zum NRHP hinzugefügt | 15. Oktober 1966 |
| Ernennung zum NHLD | 21. Dezember 1965 |
| Ernennung zum NMSRCP | 20. Dezember 1968 |
Trinity war der Codename für die erste Detonation einer Kernwaffe. Sie wurde von der US-Armee am 16. Juli 1945 um 5.29 Uhr morgens im Rahmen des Manhattan-Projekts durchgeführt. Der Test fand in der Wüste Jornada del Muerto etwa 56 km südöstlich von Socorro, New Mexico, auf dem damaligen USAAF Alamogordo Bombing and Gunnery Range statt, der heute Teil des White Sands Missile Range ist. Die einzigen Gebäude in der Umgebung waren ursprünglich das McDonald Ranch House und seine Nebengebäude, die von Wissenschaftlern als Labor für die Prüfung von Bombenkomponenten genutzt wurden. Es wurde ein Basislager errichtet, und am Testwochenende waren 425 Personen anwesend. ⓘ
Der Codename "Trinity" wurde von J. Robert Oppenheimer, dem Direktor des Los Alamos Laboratory, in Anlehnung an die Lyrik von John Donne vergeben. Getestet wurde ein Plutonium-Sprengsatz in Implosionsbauweise, der inoffiziell den Spitznamen "The Gadget" trug und dem Design der Fat-Man-Bombe entsprach, die später am 9. August 1945 über Nagasaki in Japan gezündet wurde. Die Komplexität des Entwurfs erforderte eine große Anstrengung des Los Alamos Laboratory, und die Sorge, ob er funktionieren würde, führte zu der Entscheidung, den ersten Atomtest durchzuführen. Der Test wurde von Kenneth Bainbridge geplant und geleitet. ⓘ
Die Befürchtung, dass es zu einer Fehlzündung kommen könnte, führte zum Bau eines Stahlbehälters namens Jumbo, der das Plutonium einschließen und eine Rückgewinnung ermöglichen sollte, auch wenn dieser Behälter letztendlich nicht für den Test verwendet wurde. Am 7. Mai 1945 fand eine Probe statt, bei der 108 kurze Tonnen (96 lange Tonnen; 98 t) mit radioaktiven Isotopen gespickter Sprengstoff gezündet wurden. Die Detonation des Gadgets setzte die Sprengkraft von etwa 25 Kilotonnen TNT (100 TJ) frei. Zu den Beobachtern gehörten Vannevar Bush, James Chadwick, James Conant, Thomas Farrell, Enrico Fermi, Richard Feynman, Leslie Groves, Robert Oppenheimer, Geoffrey Taylor, Richard Tolman, Edward Teller und John von Neumann. ⓘ
Das Testgelände wurde 1965 zum National Historic Landmark District erklärt und ein Jahr später in das National Register of Historic Places aufgenommen. ⓘ
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Einige Orte des Manhattan-Projekts |
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Hintergrund
Die Entwicklung von Kernwaffen geht auf die wissenschaftlichen und politischen Entwicklungen der 1930er Jahre zurück. In diesem Jahrzehnt wurden viele neue Erkenntnisse über die Natur der Atome gewonnen, darunter die Existenz der Kernspaltung. Der gleichzeitige Aufstieg faschistischer Regierungen in Europa führte zu einer Furcht vor einem deutschen Kernwaffenprojekt, insbesondere unter Wissenschaftlern, die aus Nazi-Deutschland und anderen faschistischen Ländern geflohen waren. Als ihre Berechnungen ergaben, dass Kernwaffen theoretisch machbar waren, unterstützten die britische und die US-amerikanische Regierung den Bau von Kernwaffen mit aller Kraft. ⓘ
Diese Bemühungen wurden im Juni 1942 in die Zuständigkeit der US-Armee übertragen und zum Manhattan-Projekt umgewandelt. Brigadegeneral Leslie R. Groves, Jr. wurde im September 1942 zum Leiter des Projekts ernannt. Der waffentechnische Teil dieses Projekts wurde im Los Alamos Laboratory im Norden New Mexicos unter der Leitung des Physikers J. Robert Oppenheimer angesiedelt. Die University of Chicago, die Columbia University und das Radiation Laboratory an der University of California, Berkeley, führten weitere Entwicklungsarbeiten durch. ⓘ
Die Herstellung der spaltbaren Isotope Uran-235 und Plutonium-239 war beim Stand der Technik in den 1940er Jahren ein gewaltiges Unterfangen und machte 80 % der Gesamtkosten des Projekts aus. Die Urananreicherung wurde in den Clinton Engineer Works in der Nähe von Oak Ridge, Tennessee, durchgeführt. Theoretisch war die Anreicherung von Uran mit bereits existierenden Techniken möglich, doch erwies sie sich als schwierig auf industrielles Niveau zu bringen und war extrem kostspielig. Nur 0,72 Prozent des natürlichen Urans bestand aus Uran-235, und man schätzte, dass es 27.000 Jahre dauern würde, um mit Massenspektrometern ein Gramm Uran herzustellen, aber es wurden Kilogrammmengen benötigt. ⓘ
Plutonium ist ein synthetisches Element mit komplizierten physikalischen, chemischen und metallurgischen Eigenschaften. Es kommt in der Natur nicht in nennenswerten Mengen vor. Bis Mitte 1944 wurde das einzige isolierte Plutonium in Zyklotronen in Mikrogrammmengen hergestellt, während für Waffen Kilogrammmengen benötigt wurden. Im April 1944 erhielt der Physiker Emilio Segrè, Leiter der P-5-Gruppe (Radioaktivität) des Los Alamos Laboratory, die erste Probe von reaktorgezüchtetem Plutonium aus dem X-10-Graphitreaktor in Oak Ridge. Er entdeckte, dass sie neben dem Isotop Plutonium-239 auch erhebliche Mengen an Plutonium-240 enthielt. Im Rahmen des Manhattan-Projekts wurde Plutonium in Kernreaktoren in den Hanford Engineer Works in der Nähe von Hanford, Washington, hergestellt. ⓘ
Je länger das Plutonium im Reaktor bestrahlt wurde - was für eine hohe Ausbeute des Metalls erforderlich ist -, desto höher war der Anteil des Isotops Plutonium-240, dessen Spontanspaltungsrate tausendmal höher ist als die von Plutonium-239. Die zusätzlichen Neutronen, die es freisetzt, bedeuteten, dass die Wahrscheinlichkeit, dass Plutonium in einer Kernspaltungswaffe zu früh nach der Bildung einer kritischen Masse detonieren würde, unannehmbar hoch war, was zu einem "Zischen" führte - einer nuklearen Explosion, die um ein Vielfaches kleiner war als eine vollständige Explosion. Dies bedeutete, dass die vom Labor entwickelte Thin-Man-Bombe nicht richtig funktionieren würde. ⓘ
Das Laboratorium wandte sich einem alternativen, wenn auch technisch schwierigeren Entwurf zu, einer Kernwaffe vom Typ Implosion. Im September 1943 hatte der Mathematiker John von Neumann einen Entwurf vorgeschlagen, bei dem ein spaltbarer Kern von zwei verschiedenen Sprengstoffen umgeben ist, die unterschiedlich schnelle Stoßwellen erzeugen. Der Wechsel zwischen dem schneller und dem langsamer brennenden Sprengstoff in einer sorgfältig berechneten Konfiguration würde bei ihrer gleichzeitigen Detonation eine Druckwelle erzeugen. Diese so genannte "Explosionslinse" fokussierte die Schockwellen mit ausreichender Kraft nach innen, um den Plutoniumkern schnell auf ein Vielfaches seiner ursprünglichen Dichte zu komprimieren. Dadurch verringerte sich die Größe einer kritischen Masse, so dass sie überkritisch wurde. Außerdem wurde eine kleine Neutronenquelle in der Mitte des Kerns aktiviert, die dafür sorgte, dass die Kettenreaktion im richtigen Moment in Gang kam. Ein derart komplizierter Prozess erforderte Forschung und Experimente in den Bereichen Technik und Hydrodynamik, bevor ein praktisches Design entwickelt werden konnte. Das gesamte Los Alamos Laboratory wurde im August 1944 umorganisiert, um sich auf die Entwicklung einer brauchbaren Implosionsbombe zu konzentrieren. ⓘ
Vorbereitung
Entscheidung
Die Idee, die Implosionsbombe zu testen, wurde im Januar 1944 in Los Alamos diskutiert und fand so viel Unterstützung, dass Oppenheimer an Groves herantrat. Groves gab seine Zustimmung, hatte aber Bedenken. Das Manhattan-Projekt hatte viel Geld und Mühe investiert, um das Plutonium herzustellen, und er wollte wissen, ob es eine Möglichkeit geben würde, es zurückzugewinnen. Der Verwaltungsrat des Laboratoriums beauftragte Norman Ramsey mit der Untersuchung dieser Frage. Im Februar 1944 schlug Ramsey einen Test in kleinem Maßstab vor, bei dem die Explosion durch die Verringerung der Anzahl der Generationen von Kettenreaktionen in ihrer Größe begrenzt wurde und der in einem versiegelten Behälter stattfinden sollte, aus dem das Plutonium wiedergewonnen werden konnte. ⓘ
Die Mittel zur Erzeugung einer solchen kontrollierten Reaktion waren ungewiss, und die gewonnenen Daten wären nicht so nützlich wie die einer Explosion in großem Maßstab. Oppenheimer argumentierte, dass die "Implosionsvorrichtung in einem Bereich getestet werden muss, in dem die Energiefreisetzung mit der für die endgültige Verwendung in Betracht gezogenen vergleichbar ist." Im März 1944 erhielt er die vorläufige Genehmigung von Groves, eine Explosion in vollem Umfang in einem Sicherheitsbehälter zu testen, obwohl Groves immer noch besorgt darüber war, wie er den Verlust von Plutonium im Wert von "einer Milliarde Dollar" vor einem Senatsausschuss im Falle eines Fehlschlags erklären sollte. ⓘ
Codename
Der genaue Ursprung des Codenamens "Trinity" für den Test ist nicht bekannt, doch wird er häufig Oppenheimer zugeschrieben, da er sich auf die Poesie von John Donne bezieht, die wiederum auf den christlichen Glauben an die Dreifaltigkeit verweist (d. h. Gott als ein Wesen, das in drei Personen existiert). 1962 schrieb Groves an Oppenheimer über die Herkunft des Namens und fragte ihn, ob er ihn gewählt habe, weil es ein Name sei, der für Flüsse und Gipfel im Westen üblich sei und keine Aufmerksamkeit erregen würde, und erhielt folgende Antwort
Ich habe ihn vorgeschlagen, aber nicht aus diesem Grund ... Warum ich den Namen gewählt habe, ist nicht klar, aber ich weiß, welche Gedanken mir durch den Kopf gingen. Es gibt ein Gedicht von John Donne, geschrieben kurz vor seinem Tod, das ich kenne und liebe. Daraus ein Zitat:
Wie West und Ost
In allen flachen Karten - und ich bin eine - sind eins,
So berührt der Tod die Auferstehung.Das macht noch keine Dreifaltigkeit, aber in einem anderen, bekannteren Andachtsgedicht beginnt Donne,
- Schlage mein Herz, dreifaltiger Gott. ⓘ
Organisation
Im März 1944 wurde Kenneth Bainbridge, Physikprofessor an der Harvard University, unter dem Sprengstoffexperten George Kistiakowsky mit der Planung des Tests beauftragt. Bainbridges Gruppe wurde als E-9 (Explosives Development) Group bezeichnet. Stanley Kershaw, der zuvor beim National Safety Council tätig war, wurde zum Verantwortlichen für die Sicherheit ernannt. Hauptmann Samuel P. Davalos, der stellvertretende Postingenieur in Los Alamos, wurde mit dem Bau betraut. Oberleutnant Harold C. Bush wurde Kommandant des Basislagers in Trinity. Die Wissenschaftler William Penney, Victor Weisskopf und Philip Moon waren Berater. Schließlich wurden sieben Untergruppen gebildet:
- TR-1 (Dienstleistungen) unter John H. Williams
- TR-2 (Schock und Explosion) unter John H. Manley
- TR-3 (Messungen) unter Robert R. Wilson
- TR-4 (Meteorologie) unter J. M. Hubbard
- TR-5 (Spektrografische und fotografische Messungen) unter Julian E. Mack
- TR-6 (Luftgestützte Messungen) unter Bernard Waldman
- TR-7 (Medizin) unter Louis H. Hempelmann ⓘ
Die Gruppe E-9 wurde bei der Umstrukturierung im August 1944 in Gruppe X-2 (Entwicklung, Technik und Tests) umbenannt. ⓘ
Testgelände
Die Sicherheit erforderte ein abgelegenes, isoliertes und unbesiedeltes Gebiet. Die Wissenschaftler wollten außerdem ein flaches Gebiet, um die sekundären Auswirkungen der Explosion zu minimieren, und ein Gebiet mit wenig Wind, der den radioaktiven Fallout verbreiten könnte. Acht Standorte kamen in Frage: das Tularosa-Tal, das Jornada del Muerto-Tal, das Gebiet südwestlich von Cuba, New Mexico, und nördlich von Thoreau sowie die Lavaebenen des El Malpais National Monument, alle in New Mexico, das San Luis-Tal in der Nähe des Great Sand Dunes National Monument in Colorado, die Desert Training Area und San Nicolas Island in Südkalifornien sowie die Sandbänke von Padre Island, Texas. ⓘ
Die Standorte wurden von Bainbridge, R. W. Henderson, Major W. A. Stevens und Major Peer de Silva im Auto und aus der Luft erkundet. Der Standort, für den man sich schließlich nach Rücksprache mit Generalmajor Uzal Ent, dem Befehlshaber der Zweiten Luftstreitkräfte, am 7. September 1944 entschied, lag am nördlichen Ende des Bombenabwurfplatzes von Alamogordo, im Socorro County in der Nähe der Städte Carrizozo und San Antonio.(33°40.636′N 106°28.525′W / 33.677267°N 106.475417°W). ⓘ
Die einzigen Gebäude in der Nähe waren das McDonald Ranch House und seine Nebengebäude, etwa 3,2 km südöstlich. Wie der Rest der Alamogordo Bombing Range war es 1942 von der Regierung erworben worden. Das patentierte Land war beschlagnahmt und die Weiderechte ausgesetzt worden. Die Wissenschaftler nutzten es als Labor für die Erprobung von Bombenkomponenten. Bainbridge und Davalos entwarfen Pläne für ein Basislager mit Unterkünften und Einrichtungen für 160 Personen sowie die technische Infrastruktur zur Unterstützung der Tests. Eine Baufirma aus Lubbock, Texas, baute die Kaserne, die Offiziersunterkünfte, die Kantine und andere grundlegende Einrichtungen. Die Anforderungen stiegen, und im Juli 1945 arbeiteten 250 Personen auf dem Trinity-Testgelände. Am Testwochenende waren es sogar 425. ⓘ
Die zwölfköpfige MP-Einheit von Leutnant Bush traf am 30. Dezember 1944 von Los Alamos aus auf dem Gelände ein. Diese Einheit richtete die ersten Sicherheitskontrollpunkte ein und führte Patrouillen zu Pferd durch. Die Entfernungen rund um das Gelände erwiesen sich für die Pferde als zu groß, so dass sie zum Polospielen eingesetzt wurden und die MPs Jeeps und Lastwagen für den Transport benutzten. Die Aufrechterhaltung der Moral der Männer, die lange unter harten Bedingungen und inmitten gefährlicher Reptilien und Insekten arbeiteten, war eine Herausforderung. Bush bemühte sich, die Verpflegung und die Unterbringung zu verbessern und organisierte Spiele und abendliche Filmvorführungen anzubieten. ⓘ
Im Laufe des Jahres 1945 traf weiteres Personal auf dem Trinity-Gelände ein, um bei den Vorbereitungen für den Bombentest zu helfen. Sie versuchten, Wasser aus den Brunnen der Ranch zu verwenden, aber das Wasser war so alkalisch, dass sie es nicht trinken konnten. Sie waren gezwungen, Salzwasserseife der U.S. Navy zu verwenden, und holten Trinkwasser aus dem Feuerwehrhaus in Socorro. Benzin und Diesel wurden von der dortigen Standard Oil-Fabrik bezogen. Militärisches und ziviles Baupersonal baute Lagerhäuser, Werkstätten, ein Magazin und eine Kommissariatsverwaltung. Der Anschlussgleisanschluss in Pope, New Mexico, wurde durch den Bau einer Entladeplattform verbessert. Es wurden Straßen gebaut und 200 Meilen (320 km) Telefonkabel verlegt. Die Stromversorgung wurde durch tragbare Generatoren sichergestellt. ⓘ
Aufgrund seiner Nähe zum Bombenabwurfplatz wurde das Basislager im Mai zweimal versehentlich bombardiert. Als das Führungsflugzeug bei einem nächtlichen Übungsangriff versehentlich den Generator ausschaltete oder auf andere Weise die Beleuchtung des Ziels auslöschte, begab man sich auf die Suche nach den Lichtern, und da man nicht über das Vorhandensein des Trinity-Basislagers informiert worden war und dieses beleuchtet war, bombardierte man es stattdessen. Durch die versehentliche Bombardierung wurden die Ställe und die Schreinerei beschädigt, und es entstand ein kleines Feuer. ⓘ
Jumbo
Die Verantwortung für den Entwurf eines Sicherheitsbehälters für eine erfolglose Explosion, bekannt als "Jumbo", wurde Robert W. Henderson und Roy W. Carlson von der Abteilung X-2A des Los Alamos Laboratory übertragen. Die Bombe sollte im Herzen von Jumbo platziert werden, und wenn die Detonation der Bombe nicht erfolgreich war, würden die Außenwände von Jumbo nicht durchbrochen werden, so dass es möglich wäre, das Plutonium der Bombe zu bergen. Hans Bethe, Victor Weisskopf und Joseph O. Hirschfelder führten die ersten Berechnungen durch, gefolgt von einer detaillierteren Analyse durch Henderson und Carlson. Sie erstellten Spezifikationen für eine Stahlkugel mit einem Durchmesser von 3,96 bis 4,57 m (13 bis 15 Fuß) und einem Gewicht von 140 t (150 short tons), die einem Druck von 340.000 kPa (50.000 pounds per square inch) standhalten sollte. Nach Rücksprache mit den Stahlunternehmen und den Eisenbahnen entwarf Carlson ein verkleinertes zylindrisches Design, das wesentlich einfacher herzustellen war. Carlson machte ein Unternehmen ausfindig, das normalerweise Kessel für die Marine herstellte, Babcock & Wilcox; sie hatten etwas Ähnliches gebaut und waren bereit, sich an der Herstellung zu versuchen. ⓘ
Bei seiner Auslieferung im Mai 1945 hatte der Jumbo einen Durchmesser von 3,05 m (10 Fuß) und eine Länge von 7,62 m (25 Fuß) mit 356 mm (14 Zoll) dicken Wänden und wog 214 kurze Tonnen (191 lange Tonnen; 194 t). Ein Sonderzug brachte ihn von Barberton, Ohio, zum Anschlussgleis in Pope, wo er auf einen großen Anhänger geladen und von Raupenschleppern 40 km durch die Wüste gezogen wurde. Zu diesem Zeitpunkt war dies der schwerste Gegenstand, der jemals mit der Eisenbahn transportiert wurde. ⓘ
Für viele Wissenschaftler in Los Alamos war Jumbo "die physische Manifestation des Tiefpunkts in den Hoffnungen des Labors auf den Erfolg einer Implosionsbombe". Als die Bombe eintraf, produzierten die Reaktoren in Hanford bereits eine große Menge Plutonium, und Oppenheimer war zuversichtlich, dass genug für einen zweiten Test vorhanden sein würde. Der Einsatz von Jumbo würde das Sammeln von Daten über die Explosion, das Hauptziel des Tests, beeinträchtigen. Eine Explosion von mehr als 500 Tonnen TNT (2.100 GJ) würde den Stahl verdampfen lassen und die Messung der thermischen Effekte erschweren. Selbst bei 100 Tonnen TNT (420 GJ) würden Splitter umherfliegen und eine Gefahr für das Personal und die Messgeräte darstellen. Daher wurde beschlossen, es nicht zu verwenden. Stattdessen wurde er 800 Meter (732 m) von der Explosion entfernt auf einen Stahlturm gehievt, wo er für einen späteren Test verwendet werden konnte. Letztendlich überlebte Jumbo die Explosion, sein Turm jedoch nicht. ⓘ
Ein seltsames Ende fand Jumbo am 16. April 1946, als ein Munitionsteam der Armee acht 500-Pfund-Bomben im Boden des Stahlbehälters zündete. Der Jumbo mit seinen Stahlbändern in der Mitte war speziell dafür konzipiert worden, die 5000 Pfund Sprengstoff in Gadget aufzunehmen, während er in der Mitte des Schiffes hing. Die Bomben befanden sich im Boden des Jumbos, und die daraus resultierende Explosion schleuderte Bruchstücke in alle Richtungen, bis zu einer dreiviertel Meile weit. Wer die schändliche Zerstörung von Jumbo tatsächlich genehmigt hat, bleibt umstritten. Das rostige Skelett von Jumbo steht auf dem Parkplatz des Trinity-Geländes auf der White Sands Missile Range, wohin es 1979 gebracht wurde. ⓘ
Das Entwicklungsteam zog auch andere Methoden in Betracht, um das aktive Material im Falle einer Blindgängerexplosion zu bergen. Eine Idee war, die Bombe mit einem Sandkegel zu bedecken. Eine andere bestand darin, die Bombe in einem Wassertank aufzuhängen. Wie bei der Jumbo-Bombe entschied man sich auch hier gegen diese Art des Einschlusses. Die CM-10-Gruppe (Chemie und Metallurgie) in Los Alamos untersuchte auch, wie das aktive Material nach einer eingedämmten oder fehlgeschlagenen Explosion chemisch zurückgewonnen werden könnte. ⓘ
100-Tonnen-Test
Da es nur eine Chance geben würde, den Test korrekt durchzuführen, beschloss Bainbridge, einen Probetest durchzuführen, um die Pläne und Verfahren zu überprüfen und die Instrumente zu testen und zu kalibrieren. Oppenheimer war zunächst skeptisch, gab aber seine Zustimmung und stimmte später zu, dass dies zum Erfolg des Trinity-Tests beigetragen habe. ⓘ
800 Yards (730 m) südöstlich des Trinity-Ground Zero wurde eine 6 m (20 Fuß) hohe Holzplattform errichtet, auf der 81 Tonnen (89 kurze Tonnen) Sprengstoff der Zusammensetzung B (mit der Sprengkraft von 108 Tonnen TNT (450 GJ)) gestapelt wurden. Kistiakowsky versicherte Bainbridge, dass der verwendete Sprengstoff nicht stoßempfindlich sei. Dies erwies sich als richtig, als einige Kisten aus dem Aufzug fielen, der sie auf die Plattform hob. Durch den Stapel von Kisten mit Sprengstoff wurden flexible Schläuche gezogen. Ein radioaktives Geschoss aus Hanford mit 1.000 Curies (37 TBq) Betastrahlenaktivität und 400 Curies (15 TBq) Gammastrahlenaktivität wurde aufgelöst und von Hempelmann in die Schläuche gegossen. ⓘ
Der Test war für den 5. Mai geplant, wurde aber um zwei Tage verschoben, damit weitere Geräte installiert werden konnten. Anträge auf weitere Verschiebungen mussten abgelehnt werden, da sie den Zeitplan für den Haupttest beeinträchtigt hätten. Die Sprengung war für 04:00 Uhr Mountain War Time (MWT) am 7. Mai angesetzt, aber es gab eine 37-minütige Verzögerung, damit das Beobachtungsflugzeug, eine Boeing B-29 Superfortress der 216th Army Air Forces Base Unit, geflogen von Major Clyde "Stan" Shields, in Position gehen konnte. ⓘ
Der Feuerball der konventionellen Explosion war vom 60 Meilen (100 km) entfernten Alamogordo Army Air Field aus zu sehen, aber im 10 Meilen (16 km) entfernten Basislager gab es kaum einen Schock. Shields fand, dass die Explosion "wunderschön" aussah, aber in einer Höhe von 4.600 m (15.000 Fuß) war sie kaum zu spüren. Herbert L. Anderson übte mit einem umgebauten M4 Sherman-Panzer, der mit Blei ausgekleidet war, sich dem 1,5 m tiefen und 9 m breiten Explosionskrater zu nähern und eine Schmutzprobe zu entnehmen, obwohl die Radioaktivität so gering war, dass man sich ihr mehrere Stunden ungeschützt aussetzen konnte. Ein elektrisches Signal unbekannter Herkunft führte dazu, dass die Explosion 0,25 Sekunden zu früh ausgelöst wurde, was Experimente, bei denen es auf Sekundenbruchteile ankam, zunichte machte. Die von Andersons Team entwickelten piezoelektrischen Messgeräte zeigten die Explosion von 108 Tonnen TNT (450 GJ) korrekt an, während die von Luis Alvarez und Waldman entwickelten Kondensatormessgeräte in der Luft weit weniger genau waren. ⓘ
Neben den wissenschaftlichen und technologischen Problemen brachte der Probetest auch praktische Probleme ans Licht. Für den Probetest wurden über 100 Fahrzeuge eingesetzt, aber es wurde klar, dass für den Haupttest mehr Fahrzeuge benötigt würden, und dass diese bessere Straßen und Reparaturmöglichkeiten benötigen würden. Es wurden mehr Funkgeräte und mehr Telefonleitungen benötigt, da das Telefonsystem überlastet war. Die Leitungen mussten eingegraben werden, um Beschädigungen durch Fahrzeuge zu vermeiden. Ein Fernschreiber wurde installiert, um eine bessere Kommunikation mit Los Alamos zu ermöglichen. Eine Stadthalle wurde gebaut, um große Konferenzen und Besprechungen zu ermöglichen, und die Kantine musste modernisiert werden. Da der von den Fahrzeugen aufgewirbelte Staub einige der Messgeräte störte, wurde eine 32 km lange Straße für 5.000 $ pro Meile (3.100 $/km) versiegelt. ⓘ
Das Gadget
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Der Begriff "Gadget" war ein Euphemismus des Labors für eine Bombe, von dem die Abteilung für Waffenphysik des Labors, "G Division", im August 1944 ihren Namen erhielt. Zu diesem Zeitpunkt bezog sich der Begriff nicht speziell auf den Trinity-Test, da dieser noch nicht entwickelt war, aber sobald er entwickelt war, wurde er zum Codenamen des Labors. Das Trinity Gadget war offiziell ein Y-1561-Gerät, ebenso wie der Fat Man, der einige Wochen später bei der Bombardierung von Nagasaki eingesetzt wurde. Die beiden Bomben waren sich sehr ähnlich und wiesen nur geringfügige Unterschiede auf, wobei der fehlende Zünder und die äußere ballistische Hülle die offensichtlichsten waren. Die Bomben befanden sich noch in der Entwicklung, und es wurden immer wieder kleine Änderungen am Entwurf der Fat Man vorgenommen. ⓘ
Um die Konstruktion so einfach wie möglich zu halten, entschied man sich für einen nahezu massiven kugelförmigen Kern und nicht für einen hohlen, obwohl Berechnungen zeigten, dass ein hohler Kern das Plutonium effizienter nutzen würde. Der Kern wurde durch die von der hochexplosiven Linse erzeugte Implosion bis zur unmittelbaren Überkritikalität komprimiert. Diese Konstruktion wurde als "Christy-Kern" oder "Christy-Grube" bekannt, nach dem Physiker Robert F. Christy, der das Konzept der massiven Grube zur Realität werden ließ, nachdem es ursprünglich von Edward Teller vorgeschlagen worden war. Zusammen mit der Grube erhielt das gesamte Physikpaket auch den Spitznamen "Christy['s] Gadget". ⓘ
Von den verschiedenen Plutonium-Allotropen bevorzugten die Metallurgen die verformbare δ (Delta)-Phase. Diese wurde durch Legierung mit Gallium bei Raumtemperatur stabilisiert. Zwei gleiche Halbkugeln aus der Plutonium-Gallium-Legierung wurden mit Silber überzogen und mit den Seriennummern HS-1 und HS-2 versehen. Der 6,19 Kilogramm schwere radioaktive Kern erzeugte eine Wärmeleistung von 15 W, die ihn auf etwa 38 bis 43 °C erwärmte, und die Silberbeschichtung entwickelte Blasen, die abgefeilt und mit Goldfolie abgedeckt werden mussten; spätere Kerne wurden stattdessen mit Nickel beschichtet. Der Trinity-Kern bestand nur aus diesen beiden Halbkugeln. Spätere Kerne enthielten auch einen Ring mit dreieckigem Querschnitt, um zu verhindern, dass sich in der Lücke zwischen ihnen Strahlen bilden. ⓘ
Das Bombenmontageteam unter der Leitung von Norris Bradbury führte am 3. Juli in Los Alamos eine Probemontage des Gadgets ohne die aktiven Komponenten und die Sprenglinsen durch. Es wurde nach Trinity und zurück gefahren. Ein Satz Sprengstofflinsen traf am 7. Juli ein, ein zweiter Satz folgte am 10. Juli. Jede wurde von Bradbury und Kistiakowsky untersucht, und die besten wurden für den Einsatz ausgewählt. Die übrigen wurden Edward Creutz übergeben, der im Pajarito Canyon bei Los Alamos eine Testsprengung ohne Kernmaterial durchführte. Dieser Test brachte schlechte Nachrichten: Magnetische Messungen der Gleichzeitigkeit der Implosion schienen darauf hinzudeuten, dass der Trinity-Test fehlschlagen würde. Bethe arbeitete die ganze Nacht hindurch an der Auswertung der Ergebnisse und berichtete, dass sie mit einer perfekten Explosion übereinstimmten. ⓘ
Die Montage der Atomkapsel begann am 13. Juli im McDonald Ranch House, dessen Schlafzimmer in einen Reinraum umgewandelt worden war. Der Polonium-Beryllium-"Urchin"-Initiator wurde zusammengebaut und von Louis Slotin in die beiden Halbkugeln des Plutoniumkerns eingesetzt. Cyril Smith setzte den Kern dann in den Natururan-Stopfen oder "Slug". Die Luftzwischenräume wurden mit 0,5 Millimeter (0,013 mm) Goldfolie gefüllt, und die beiden Hälften des Stopfens wurden mit Uranscheiben und -schrauben zusammengehalten, die problemlos in die gewölbten Enden des Stopfens passten. Die fertige Kapsel wurde dann in die Basis des Turms gerammt. ⓘ
Am Turm wurde eine provisorische Ösenschraube in die 48 kg schwere Kapsel geschraubt und die Kapsel mit einem Kettenzug in das Gadget heruntergelassen. Als die Kapsel in das Loch im Uranstampfer einfuhr, blieb sie stecken. Robert Bacher erkannte, dass sich die Kapsel durch die Hitze des Plutoniumkerns ausgedehnt hatte, während die Sprengstoffeinheit mit dem Tamper während der Nacht in der Wüste abgekühlt war. Indem man die Kapsel in Kontakt mit dem Tamper ließ, glichen sich die Temperaturen an, und in wenigen Minuten war die Kapsel vollständig in den Tamper gerutscht. Dann wurde die Augenschraube aus der Kapsel entfernt und durch einen Urangewindestopfen ersetzt, eine Borscheibe auf die Kapsel gesetzt, ein Aluminiumstopfen in das Loch im Stößel geschraubt und die beiden verbleibenden hochexplosiven Linsen installiert. Schließlich wurde die obere Dural-Polkappe aufgeschraubt. Der Zusammenbau war am 13. Juli gegen 16:45 Uhr abgeschlossen. ⓘ
Das Gadget wurde auf die Spitze eines 30 m hohen Stahlturms gehievt. Die Höhe sollte einen besseren Eindruck davon vermitteln, wie sich die Waffe beim Abwurf aus einem Bomber verhalten würde, da bei einer Detonation in der Luft die direkt auf das Ziel einwirkende Energiemenge maximiert würde (da sich die Explosion kugelförmig ausdehnt) und weniger nuklearer Fallout entstehen würde. Der Turm stand auf vier Beinen, die 6,1 m (20 Fuß) in den Boden ragten, und hatte ein Betonfundament. Darüber befanden sich eine Plattform aus Eichenholz und ein an der Westseite offener Schuppen aus Wellblech. Das Gadget wurde mit einer elektrischen Winde hochgezogen. Für den Fall, dass das Kabel riss und das Gadget herunterfiel, wurde eine Lastwagenladung Matratzen darunter gelegt. Die siebenköpfige Armierungsgruppe, bestehend aus Bainbridge, Kistiakowsky, Joseph McKibben und vier Soldaten, darunter Leutnant Bush, fuhr am 15. Juli kurz nach 22.00 Uhr zum Turm, um die letzte Armierung vorzunehmen. ⓘ
Personal
In den letzten zwei Wochen vor dem Test waren etwa 250 Mitarbeiter von Los Alamos auf dem Trinity-Gelände im Einsatz, und das Kommando von Leutnant Bush war auf 125 Mann zur Bewachung und Instandhaltung des Basislagers angewachsen. Weitere 160 Mann unter Major T.O. Palmer waren außerhalb des Geländes stationiert und verfügten über Fahrzeuge zur Evakuierung der Zivilbevölkerung in der Umgebung, falls sich dies als notwendig erweisen sollte. Sie verfügten über genügend Fahrzeuge, um 450 Menschen in Sicherheit zu bringen, und hatten Lebensmittel und Vorräte für zwei Tage dabei. Es wurden Vorkehrungen getroffen, dass das Alamogordo Army Air Field als Unterkunft dienen sollte. Groves hatte den Gouverneur von New Mexico, John J. Dempsey, gewarnt, dass im südwestlichen Teil des Staates möglicherweise das Kriegsrecht verhängt werden müsse. ⓘ
Die Bunker wurden 10.000 Yards (9.100 m) nördlich, westlich und südlich des Turms eingerichtet, die als N-10.000, W-10.000 und S-10.000 bezeichnet wurden. Jeder Bunker hatte seinen eigenen Leiter: Robert Wilson bei N-10.000, John Manley bei W-10.000 und Frank Oppenheimer bei S-10.000. Viele andere Beobachter befanden sich in einer Entfernung von etwa 32 km (20 Meilen), und einige andere waren in unterschiedlichen Entfernungen verstreut, einige in eher informellen Situationen. Richard Feynman behauptete, er sei der einzige Mensch gewesen, der die Explosion ohne die mitgelieferte Schutzbrille gesehen habe und sich auf die Windschutzscheibe eines Lastwagens verlassen habe, um die schädlichen ultravioletten Wellenlängen abzuschirmen. ⓘ
Bainbridge bat Groves, seine VIP-Liste auf zehn Personen zu beschränken. Er wählte sich selbst, Oppenheimer, Richard Tolman, Vannevar Bush, James Conant, Brigadegeneral Thomas F. Farrell, Charles Lauritsen, Isidor Isaac Rabi, Sir Geoffrey Taylor und Sir James Chadwick. Die VIPs beobachteten den Test vom Compania Hill aus, der etwa 32 km nordwestlich des Turms liegt. Die Beobachter schlossen eine Wette über die Ergebnisse des Tests ab. Edward Teller war am optimistischsten und sagte 45 Kilotonnen TNT (190 TJ) voraus. Er trug Handschuhe, um seine Hände zu schützen, und eine Sonnenbrille unter der Schweißerbrille, die die Regierung allen zur Verfügung gestellt hatte. Teller war auch einer der wenigen Wissenschaftler, die den Test tatsächlich beobachteten (mit Augenschutz), anstatt die Anweisung zu befolgen, sich auf den Boden zu legen und den Rücken zu drehen. Er hatte auch Sonnenmilch dabei, die er mit den anderen teilte. ⓘ
Andere waren weniger optimistisch. Ramsey entschied sich für Null (ein kompletter Blindgänger), Robert Oppenheimer für 0,3 Kilotonnen TNT (1,3 TJ), Kistiakowsky für 1,4 Kilotonnen TNT (5,9 TJ), und Bethe für 8 Kilotonnen TNT (33 TJ). Rabi, der als letzter ankam, wählte 18 Kilotonnen TNT (75 TJ), womit er den Pool gewinnen würde. In einem Videointerview erklärte Bethe, dass seine Wahl von 8 kt genau dem von Segrè berechneten Wert entsprach und er sich von Segrès Autorität gegenüber einem jüngeren [aber ungenannten] Mitglied von Segrès Gruppe, das 20 kt berechnet hatte, beeinflussen ließ. Enrico Fermi bot den anwesenden Spitzenphysikern und Militärs an, Wetten darüber abzuschließen, ob sich die Atmosphäre entzünden würde, und wenn ja, ob sie nur den Staat zerstören oder den gesamten Planeten einäschern würde. Das letztgenannte Ergebnis war von Bethe zuvor als nahezu unmöglich berechnet worden, obwohl es einige der Wissenschaftler eine Zeit lang beunruhigt hatte. Bainbridge war wütend auf Fermi, weil er die Wachen verängstigt hatte, die im Gegensatz zu den Physikern nicht den Vorteil ihres Wissens über die wissenschaftlichen Möglichkeiten hatten (einige GIs hatten darum gebeten, von der Besetzung ihrer Posten befreit zu werden). Seine größte Befürchtung war, dass nichts passieren würde und er in diesem Fall zurück in den Turm gehen müsste, um die Sache zu untersuchen. ⓘ
Julian Mack und Berlyn Brixner waren für die Fotografie zuständig. Die Fotogruppe setzte etwa fünfzig verschiedene Kameras ein, die bewegte und unbewegte Bilder aufnahmen. Spezielle Fastax-Kameras, die 10.000 Bilder pro Sekunde aufnahmen, sollten die kleinsten Details der Explosion festhalten. Spektrographenkameras sollten die Wellenlängen des von der Explosion ausgestrahlten Lichts aufzeichnen, und Lochkameras sollten Gammastrahlen aufzeichnen. Ein rotierender Trommelspektrograph an der 9.100 m (10.000 m) entfernten Station würde das Spektrum in der ersten Hundertstelsekunde aufzeichnen. Eine weitere, langsame Aufnahme sollte den Feuerball verfolgen. Die Kameras waren in Bunkern untergebracht, die nur 800 Meter (730 m) vom Turm entfernt waren, durch Stahl und Bleiglas geschützt und auf Schlitten montiert, so dass sie mit dem bleigefütterten Tank herausgezogen werden konnten. Einige Beobachter brachten trotz der Sicherheitsvorkehrungen ihre eigenen Kameras mit. Segré brachte Jack Aeby mit seiner 35-mm-Perfex 44 ins Spiel. Er machte das einzige bekannte, gut belichtete Farbfoto der Detonationsexplosion. ⓘ
Explosion
Detonation
Die Wissenschaftler wünschten sich für den Test gute Sichtverhältnisse, geringe Luftfeuchtigkeit, leichte Winde in geringer Höhe und Westwinde in großer Höhe. Das beste Wetter wurde zwischen dem 18. und 21. Juli vorhergesagt, aber die Potsdamer Konferenz sollte am 16. Juli beginnen, und Präsident Harry S. Truman wollte, dass der Test vor Beginn der Konferenz stattfand. Er wurde daher für den 16. Juli angesetzt, den frühesten Termin, an dem die Bombenkomponenten verfügbar sein würden. ⓘ
Die Detonation war ursprünglich für 04:00 Uhr MEZ geplant, wurde aber wegen Regens und Gewitters am frühen Morgen verschoben. Man befürchtete, dass die Gefahr durch Strahlung und Fallout durch Regen erhöht würde, und die Wissenschaftler befürchteten wegen der Blitze eine vorzeitige Detonation. Um 04:45 Uhr kam der entscheidende positive Wetterbericht, und um 05:10 Uhr begann der letzte zwanzigminütige Countdown, verlesen von Samuel Allison. Um 05:30 Uhr hatte der Regen aufgehört. Es gab einige Kommunikationsprobleme. Die Kurzwellenfunkfrequenz für die Kommunikation mit den B-29 wurde mit der Voice of America geteilt, und die UKW-Funkgeräte teilten sich eine Frequenz mit einem Güterbahnhof in San Antonio, Texas. ⓘ
Zwei kreisende B-29-Maschinen beobachteten den Test, wobei Shields wieder die Führungsmaschine flog. An Bord befanden sich Mitglieder des Projekts Alberta, die während der Atombombeneinsätze Messungen aus der Luft durchführen sollten. Dazu gehörten Captain Deak Parsons, der stellvertretende Direktor des Los Alamos Laboratory und Leiter des Projekts Alberta, Luis Alvarez, Harold Agnew, Bernard Waldman, Wolfgang Panofsky und William Penney. Der bedeckte Himmel verdeckte ihnen die Sicht auf das Testgelände. ⓘ
Um 05:29:21 MWT (± 15 Sekunden) explodierte der Sprengsatz mit einer Energie, die 24,8 ± 2 Kilotonnen TNT (103,8 ± 8,4 TJ) entspricht. Der Wüstensand, der größtenteils aus Kieselsäure besteht, schmolz und wurde zu einem leicht radioaktiven hellgrünen Glas, das den Namen Trinitit erhielt. Durch die Explosion entstand ein Krater von etwa 1,4 m Tiefe und 80 m Breite. Der Radius der Trinititschicht betrug etwa 300 m (330 yards). Zum Zeitpunkt der Detonation waren die umliegenden Berge ein bis zwei Sekunden lang "heller als am Tag" beleuchtet, und im Basislager wurde die Hitze als "heiß wie in einem Ofen" beschrieben. Die beobachteten Farben der Beleuchtung wechselten von violett zu grün und schließlich zu weiß. Das Dröhnen der Schockwelle brauchte 40 Sekunden, um die Beobachter zu erreichen. Sie war in einer Entfernung von über 160 km (100 Meilen) zu spüren, und der Atompilz erreichte eine Höhe von 12,1 km (7,5 Meilen). ⓘ
Ralph Carlisle Smith, der den Ausbruch vom Compania Hill aus beobachtete, schrieb:
Ich starrte geradeaus, wobei mein offenes linkes Auge durch ein Schweißerglas abgedeckt war und mein rechtes Auge offen und unbedeckt blieb. Plötzlich wurde mein rechtes Auge von einem Licht geblendet, das ohne jegliche Steigerung der Intensität sofort überall erschien. Mein linkes Auge konnte sehen, wie der Feuerball wie eine riesige Blase oder ein nadelförmiger Pilz aufstieg. Ich ließ das Glas fast sofort von meinem linken Auge fallen und beobachtete, wie das Licht nach oben stieg. Die Lichtintensität nahm rasch ab, so dass mein linkes Auge nicht geblendet wurde, aber es war immer noch erstaunlich hell. Es wurde gelb, dann rot und dann wunderschön violett. Zuerst hatte es einen durchscheinenden Charakter, aber bald ging es in einen getönten oder farbigen weißen Rauch über. Der Feuerball schien in einer Art Fliegenpilzeffekt aufzusteigen. Später setzte sich die Säule als ein Zylinder aus weißem Rauch fort; sie schien sich schwerfällig zu bewegen. Ein Loch wurde durch die Wolken gestanzt, aber zwei Nebelringe erschienen weit oberhalb der weißen Rauchsäule. Die Beobachter jubelten spontan. Dr. von Neumann sagte, "das waren mindestens 5.000 Tonnen und wahrscheinlich viel mehr". ⓘ
In seinem offiziellen Bericht über den Test schrieb Farrell (der anfangs ausrief: "Die Langhaarigen haben es sich entgehen lassen!"):
Die Lichteffekte spotteten jeder Beschreibung. Das ganze Land wurde von einem gleißenden Licht erhellt, das ein Vielfaches der Intensität der Mittagssonne hatte. Es war golden, violett, violett, grau und blau. Es beleuchtete jeden Gipfel, jede Spalte und jeden Grat der nahen Gebirgskette mit einer Klarheit und Schönheit, die nicht beschrieben werden kann, sondern die man gesehen haben muss, um sie sich vorstellen zu können ... ⓘ
William L. Laurence von der New York Times war Anfang 1945 auf Wunsch von Groves vorübergehend zum Manhattan-Projekt versetzt worden. Groves hatte dafür gesorgt, dass Laurence bei wichtigen Ereignissen dabei war, darunter Trinity und der Atombombenabwurf auf Japan. Laurence schrieb mit Hilfe der Öffentlichkeitsarbeit des Manhattan-Projekts Pressemitteilungen. Später erinnerte er sich an Folgendes
Ein lauter Schrei erfüllte die Luft. Die kleinen Gruppen, die bis dahin wie Wüstenpflanzen wie angewurzelt in der Erde gestanden hatten, begannen zu tanzen, im Rhythmus der Urmenschen, die bei einem ihrer Feuerfeste zum Frühlingsanfang tanzten. ⓘ
Nachdem die anfängliche Euphorie, Zeuge der Explosion geworden zu sein, verflogen war, sagte Bainbridge zu Oppenheimer: "Jetzt sind wir alle Hurensöhne". Rabi bemerkte Oppenheimers Reaktion: "Ich werde seinen Gang nie vergessen"; Rabi erinnerte sich: "Ich werde nie vergessen, wie er aus dem Auto stieg ... sein Gang war wie High Noon ... diese Art von Stolzieren. Er hatte es geschafft." ⓘ
Oppenheimer erinnerte sich später, dass er beim Anblick der Explosion an einen Vers aus einem heiligen Buch der Hindus, der Bhagavad Gita (XI,12), dachte:
दिवि सूर्यसहस्रस्य भवेद्युगपदुत्थिता।
यदि भाः सदृशी सा स्याद्भासस्तस्य महात्मनः।।॥११–१२॥ ⓘ
Wenn der Glanz von tausend Sonnen auf einmal in den Himmel käme, wäre das wie der Glanz der mächtigen einen ...
Jahre später würde er erklären, dass ihm damals auch ein anderer Vers in den Sinn gekommen war:
Wir wussten, dass die Welt nicht mehr dieselbe sein würde. Ein paar Leute lachten, ein paar Leute weinten. Die meisten Menschen waren still. Ich erinnerte mich an die Zeile aus der Hindu-Schrift Bhagavad Gita, in der Vishnu versucht, den Prinzen davon zu überzeugen, dass er seine Pflicht tun soll, und um ihn zu beeindrucken, nimmt er seine mehrarmige Gestalt an und sagt: "Jetzt bin ich der Tod geworden, der Zerstörer der Welten". Ich nehme an, das haben wir alle gedacht, auf die eine oder andere Weise. ⓘ
John R. Lugo flog einen Transportflugzeug der U.S. Navy in einer Höhe von 3.000 Fuß (3.000 m), 30 Meilen (48 km) östlich von Albuquerque, auf dem Weg zur Westküste. "Mein erster Eindruck war, dass die Sonne im Süden aufging. Was für ein Feuerball! Sie war so hell, dass sie das Cockpit des Flugzeugs beleuchtete." Lugo funkte Albuquerque an. Er erhielt keine Erklärung für die Explosion, aber man sagte ihm: "Fliegen Sie nicht nach Süden." ⓘ
Ground Zero nach dem Test
Eine Luftaufnahme des Trinity-Kraters kurz nach dem Test. ⓘ
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Energiemessungen
Die T (Theoretical) Division in Los Alamos hatte eine Sprengkraft zwischen 5 und 10 Kilotonnen TNT (21 und 42 TJ) vorhergesagt. Unmittelbar nach der Explosion machten sich die beiden mit Blei ausgekleideten Sherman-Panzer auf den Weg zum Krater. Die radiochemische Analyse der von ihnen entnommenen Bodenproben ergab, dass die Gesamtausbeute (bzw. die freigesetzte Energie) bei etwa 18,6 Kilotonnen TNT (78 TJ) gelegen hatte. ⓘ
Fünfzig Beryllium-Kupfer-Membranmikrofone wurden auch zur Aufzeichnung des Drucks der Druckwelle eingesetzt. Diese wurden durch mechanische Druckmessgeräte ergänzt. Diese zeigten eine Explosionsenergie von 9,9 Kilotonnen TNT (41 TJ) ± 0,1 Kilotonnen TNT (0,42 TJ) an, wobei nur eines der mechanischen Druckmessgeräte korrekt funktionierte und 10 Kilotonnen TNT (42 TJ) anzeigte. ⓘ
Fermi bereitete sein eigenes Experiment vor, um die Energie zu messen, die als Explosion freigesetzt wurde. Daran erinnerte er sich später:
Etwa 40 Sekunden nach der Explosion erreichte mich die Druckwelle. Ich versuchte, ihre Stärke abzuschätzen, indem ich vor, während und nach dem Durchgang der Druckwelle kleine Papierstücke aus etwa sechs Fuß Höhe fallen ließ. Da zu diesem Zeitpunkt kein Wind wehte, konnte ich die Verschiebung der Papierstücke, die während des Durchgangs der Druckwelle fielen, sehr deutlich beobachten und sogar messen. Die Verschiebung betrug etwa 2 1/2 Meter, was nach meiner damaligen Einschätzung der Druckwelle von zehntausend Tonnen T.N.T. entsprach. ⓘ
Es gab auch mehrere Gammastrahlen- und Neutronendetektoren; nur wenige überlebten die Explosion, da alle Messgeräte im Umkreis von 61 m (200 Fuß) um Ground Zero zerstört wurden, aber es wurden genügend Daten geborgen, um die Gammastrahlenkomponente der freigesetzten ionisierenden Strahlung zu messen. ⓘ
| Die zeitgenössische fundamentale Physik, die Daten des Trinity-Tests und andere haben dazu geführt, dass die folgende Gesamtverteilung der Explosions- und Wärmeenergie für Spaltungsdetonationen in Meereshöhe beobachtet wurde ⓘ | |
| Explosion | 50% |
| Thermische Energie | 35% |
| Ionisierende Anfangsstrahlung | 5% |
| Verbleibende Fallout-Strahlung | 10% |
Die offizielle Schätzung der Gesamtausbeute der Trinity-Sprengkapsel, die die Energie der Explosionskomponente zusammen mit den Beiträgen der Lichtausbeute der Explosion und den beiden Formen der ionisierenden Strahlung umfasst, beträgt 21 Kilotonnen TNT (88 TJ), von denen etwa 15 Kilotonnen TNT (63 TJ) auf die Spaltung des Plutoniumkerns und etwa 6 Kilotonnen TNT (25 TJ) auf die Spaltung des Natururandämpfers zurückzuführen sind. Eine erneute Analyse der im Jahr 2021 veröffentlichten Daten ergab eine Ausbeute von 24,8 ± 2 Kilotonnen TNT (103,8 ± 8,4 TJ). ⓘ
Aufgrund der gesammelten Daten über die Größe der Explosion wurde die Detonationshöhe für die Bombardierung von Hiroshima auf 575 m (1.885 Fuß) festgelegt, um die verstärkende Wirkung der Mach-Stamm-Explosion zu nutzen. Die endgültige Sprenghöhe für Nagasaki betrug 500 m (1.650 Fuß), so dass der Mach-Stem früher einsetzte. Die Erkenntnis, dass die Implosion funktionierte, veranlasste Oppenheimer, Groves zu empfehlen, das in einer Waffe vom Typ Little Boy verwendete Uran-235 in einem Verbundkern mit Plutonium wirtschaftlicher zu verwenden. Für den ersten Little Boy war es zu spät, aber die Verbundkerne sollten bald in Produktion gehen. ⓘ
Entdeckung durch die Zivilbevölkerung
Die Zivilbevölkerung bemerkte die hellen Lichter und die gewaltige Explosion. Groves veranlasste daher die Zweite Luftwaffe, eine Pressemitteilung mit einer Titelgeschichte herauszugeben, die er Wochen zuvor vorbereitet hatte:
Alamogordo, N.M., 16. Juli Der kommandierende Offizier der Alamogordo Army Air Base gab heute die folgende Erklärung ab: "Wir haben mehrere Anfragen zu einer schweren Explosion erhalten, die sich heute Morgen auf dem Gelände des Luftwaffenstützpunktes Alamogordo ereignet hat. Ein ferngesteuertes Munitionsmagazin mit einer beträchtlichen Menge an Sprengstoff und Pyrotechnik ist explodiert. Es gab keine Toten oder Verletzten, und der Sachschaden außerhalb des Sprengstoffmagazins war vernachlässigbar. Aufgrund der Wetterbedingungen, die den Inhalt der durch die Explosion explodierten Gaspatronen beeinflussen, könnte es für die Armee wünschenswert sein, einige Zivilisten vorübergehend aus ihren Häusern zu evakuieren." ⓘ
Die Presseerklärung wurde von Laurence verfasst. Er hatte vier Mitteilungen vorbereitet, die von einem Bericht über einen erfolgreichen Test (der verwendet wurde) bis hin zu Katastrophenszenarien mit schweren Schäden in den umliegenden Gemeinden, der Evakuierung der Anwohner und einem Platzhalter für die Namen der Getöteten reichten. Da Laurence Zeuge des Tests war, wusste er, dass die letzte Veröffentlichung, falls sie verwendet würde, sein eigener Nachruf sein könnte. In einem am selben Tag veröffentlichten Zeitungsartikel hieß es, dass "die Explosion in einem Gebiet von El Paso bis Silver City, Gallup, Socorro und Albuquerque gesehen und gespürt wurde". Ein Artikel der Associated Press zitierte eine halbblinde Frau, Georgia Green, die 50 Meilen (80 km) entfernt in der Nähe von Lemitar zum Unterricht gefahren wurde und den Blitz spürte und fragte: "Was ist das?" Die Artikel erschienen in New Mexico, aber die Zeitungen an der Ostküste ignorierten sie. ⓘ
Die Informationen über den Trinity-Test wurden kurz nach der Bombardierung von Hiroshima veröffentlicht. Der Smyth-Bericht, der am 12. August 1945 veröffentlicht wurde, enthielt einige Informationen über die Explosion, und die von der Princeton University Press einige Wochen später herausgegebene Ausgabe enthielt die Pressemitteilung des Kriegsministeriums über den Test als Anhang 6 und die berühmten Bilder eines "bauchigen" Trinity-Feuerballs. Groves, Oppenheimer und andere Würdenträger besuchten das Testgelände im September 1945 und trugen dabei weiße Überschuhe aus Segeltuch, um zu verhindern, dass Fallout an ihren Schuhsohlen haften blieb. ⓘ
Offizielle Benachrichtigungen
Die Ergebnisse des Tests wurden dem Kriegsminister Henry L. Stimson auf der Potsdamer Konferenz in Deutschland in einer verschlüsselten Nachricht von seinem Assistenten George L. Harrison mitgeteilt:
Heute Morgen operiert. Die Diagnose ist noch nicht vollständig, aber die Ergebnisse scheinen zufriedenstellend zu sein und übertreffen bereits die Erwartungen. Lokale Pressemitteilung notwendig, da das Interesse weitreichend ist. Dr. Groves zufrieden. Er kehrt morgen zurück. Ich werde Sie auf dem Laufenden halten. ⓘ
Die Nachricht kam im "Kleinen Weißen Haus" im Potsdamer Vorort Babelsberg an und wurde sofort an Truman und Außenminister James F. Byrnes weitergeleitet. Harrison schickte eine Folgebotschaft, die am Morgen des 18. Juli eintraf:
Der Arzt ist soeben mit großer Begeisterung und Zuversicht zurückgekehrt, dass der kleine Junge genauso bärenstark ist wie sein großer Bruder. Das Licht in seinen Augen ist von hier bis High Hold zu sehen, und ich hätte seine Schreie von hier bis zu meiner Farm hören können. ⓘ
Da sich Stimsons Sommerhaus in High Hold auf Long Island und Harrisons Farm in der Nähe von Upperville, Virginia, befand, bedeutete dies, dass die Explosion 250 Meilen (400 km) weit zu sehen und 50 Meilen (80 km) weit zu hören war. ⓘ
Fallout
Filmplaketten, mit denen die Radioaktivität gemessen wurde, zeigten an, dass keiner der Beobachter in N-10.000 einer Strahlung von mehr als 0,1 Röntgen ausgesetzt war (die Hälfte des vom National Council on Radiation Protection and Measurements empfohlenen Tagesgrenzwertes für die Strahlenbelastung), aber der Schutzraum wurde evakuiert, bevor die radioaktive Wolke ihn erreichen konnte. Die Explosion war effizienter als erwartet, und der thermische Aufwind zog den größten Teil der Wolke so hoch, dass nur wenig Fallout auf das Testgelände fiel. Der Krater war aufgrund der Bildung von Trinitit weitaus radioaktiver als erwartet, und die Besatzungen der beiden mit Blei ausgekleideten Sherman-Panzer waren einer erheblichen Strahlenbelastung ausgesetzt. Andersons Dosimeter und Filmplakette zeigten 7 bis 10 Röntgen an, und einer der Panzerfahrer, der drei Fahrten machte, registrierte 13 bis 15 Röntgen. ⓘ
Die stärkste Fallout-Kontamination außerhalb des gesperrten Testgebiets war 30 Meilen (48 km) vom Detonationspunkt entfernt, auf Chupadera Mesa. Es wurde berichtet, dass sich der Fallout in Form eines weißen Nebels auf einigen Tieren in der Umgebung absetzte, was zu lokalen Beta-Verbrennungen und einem vorübergehenden Verlust von Rücken- oder Rückenhaar führte. Die Haare wuchsen stellenweise weiß verfärbt nach. Die Armee kaufte insgesamt 88 Rinder von Ranchern; die 17 am stärksten gezeichneten Rinder wurden in Los Alamos gehalten, während die übrigen zur Langzeitbeobachtung nach Oak Ridge verbracht wurden. Eine am 1. September 2020 veröffentlichte Dosisrekonstruktion von Forschern, die unter der Schirmherrschaft des Nationalen Krebsinstituts arbeiteten, belegte, dass fünf Bezirke in New Mexico am stärksten radioaktiv kontaminiert waren: Guadalupe, Lincoln, San Miquel, Socorro und Torrance. ⓘ
Im August 1945, kurz nach dem Bombenangriff auf Hiroshima, beobachtete die Kodak Company Flecken- und Schleierbildung auf ihren Filmen, die damals üblicherweise in Pappkartons verpackt waren. Dr. J. H. Webb, ein Mitarbeiter von Kodak, untersuchte die Angelegenheit und kam zu dem Schluss, dass die Kontamination von einer Atomexplosion irgendwo in den Vereinigten Staaten stammen musste. Die Möglichkeit, dass die Hiroshima-Bombe dafür verantwortlich war, schloss er aufgrund des Zeitpunkts der Ereignisse aus. Ein heißer Fallout-Punkt verseuchte das Flusswasser, das eine Papierfabrik in Indiana für die Herstellung von Pappzellstoff aus Maishülsen verwendete. Dr. Webb war sich der Tragweite seiner Entdeckung bewusst und hielt sie bis 1949 geheim. ⓘ
Dieser Vorfall und die nächsten kontinentalen US-Tests im Jahr 1951 schufen einen Präzedenzfall. Bei den nachfolgenden atmosphärischen Atomtests auf dem Testgelände in Nevada übergaben die Beamten der Atomenergiekommission der Vereinigten Staaten der Fotoindustrie Karten und Prognosen über die potenzielle Kontamination sowie die erwartete Fallout-Verteilung, so dass sie unbelastetes Material kaufen und andere Schutzmaßnahmen ergreifen konnten. ⓘ
Standort heute
Im September 1953 besuchten etwa 650 Menschen den ersten Tag der offenen Tür auf dem Trinity-Gelände. Die Besucher eines Tages der offenen Tür auf dem Trinity-Testgelände dürfen die Bereiche Ground Zero und McDonald Ranch House besichtigen. Mehr als siebzig Jahre nach dem Test war die Reststrahlung am Standort etwa zehnmal höher als die normale Hintergrundstrahlung in der Region. Die radioaktive Belastung, die ein einstündiger Besuch des Testgeländes mit sich bringt, ist etwa halb so hoch wie die gesamte Strahlenbelastung, die ein Erwachsener in den USA an einem durchschnittlichen Tag aus natürlichen und medizinischen Quellen erhält. ⓘ
Am 21. Dezember 1965 wurde die 51.500 Morgen (20.800 ha) große Trinity Site zum National Historic Landmark District erklärt und am 15. Oktober 1966 in das National Register of Historic Places aufgenommen. Das Denkmal umfasst das Basislager, in dem die Wissenschaftler und die Unterstützungsgruppe lebten, den Ground Zero, wo die Bombe für die Explosion platziert wurde, und das McDonald-Ranch-Haus, in dem der Plutoniumkern der Bombe zusammengebaut wurde. Einer der alten Instrumentenbunker ist neben der Straße westlich von Ground Zero zu sehen. Ein innerer länglicher Zaun wurde 1967 hinzugefügt, und der Korridor-Stacheldrahtzaun, der den äußeren mit dem inneren Zaun verbindet, wurde 1972 fertiggestellt. Das Trinity-Denkmal, ein rauer Obelisk aus Lavagestein mit einer Höhe von etwa 3,7 m (12 Fuß), markiert das Hypozentrum der Explosion. Es wurde 1965 von Armeeangehörigen der White Sands Missile Range aus lokalen Felsen errichtet, die von der westlichen Grenze der Range stammen. Auf einer einfachen Metalltafel ist zu lesen:
Ort der Dreifaltigkeit
Wo
der Welt die erste
Atombombe
explodiert wurde am
16. Juli 1945
Errichtet 1965
Raketenstützpunkt White Sands
J. Frederick Thorlin
Generalmajor der U.S. Armee
Befehlshaber ⓘ
Eine zweite Gedenktafel auf dem Obelisken wurde von der Armee und dem National Park Service vorbereitet und am 30. Jahrestag des Tests im Jahr 1975 enthüllt. Sie lautet:
Trinity-Standort
wurde zu einem
National
Historisches Wahrzeichen
Diese Stätte ist von nationaler Bedeutung
zum Gedenken an die Geschichte der
Vereinigten Staaten von Amerika
1975
National Park Service
United States Department of the Interior ⓘ
Anlässlich des 50. Jahrestages des Trinity-Tests fand am 16. Juli 1995 eine Sonderführung über das Gelände statt. Jahrestag des Trinity-Tests durchgeführt. Etwa 5.000 Besucher kamen zu diesem Anlass, die größte Besucherzahl bei einem Tag der offenen Tür. Seitdem haben die Tage der offenen Tür in der Regel zwei- bis dreitausend Besucher angelockt. Das Gelände ist nach wie vor ein beliebtes Ziel für Atomtouristen, auch wenn es nur zweimal im Jahr, am ersten Samstag im April und im Oktober, im Rahmen des Trinity Site Open House für die Öffentlichkeit zugänglich ist. Im Jahr 2014 kündigte die White Sands Missile Range an, dass die Anlage aufgrund von Haushaltsengpässen nur noch einmal im Jahr, am ersten Samstag im April, geöffnet sein würde. Im Jahr 2015 wurde diese Entscheidung rückgängig gemacht, und es wurden zwei Veranstaltungen im April und Oktober geplant. Der Kommandant des Stützpunkts, Brigadegeneral Timothy R. Coffin, erklärte dies:
Das Trinity-Gelände ist ein nationales historisches Testgelände, auf dem die Theorien und die Technik einiger der klügsten Köpfe der Nation mit der Zündung der ersten Atombombe getestet wurden, Technologien, die dann dazu beitrugen, den Zweiten Weltkrieg zu beenden. Es ist uns wichtig, die Öffentlichkeit an Trinity teilhaben zu lassen, auch wenn sich das Gelände auf einem sehr aktiven militärischen Testgelände befindet. Wir haben Reisende von so weit her wie Australien, die dieses historische Wahrzeichen besuchen wollen. Dadurch, dass wir zweimal im Jahr den Zugang ermöglichen, haben mehr Menschen die Möglichkeit, diese historische Stätte zu besuchen. ⓘ
Die Testwaffe, eine Plutonium-Implosionsbombe, wurde auf einem 30 Meter hohen stählernen Turm in den White Sands Proving Grounds im US-Bundesstaat New Mexico gezündet. Ursprünglich war als Zeitpunkt 4 Uhr morgens angesetzt, aber aufgrund schlechten Wetters verzögerte sich der Test bis 5:29:45 Uhr Ortszeit. Die Explosion, die 88 TJ Energie freisetzte, also eine Sprengkraft von 21 Kilotonnen TNT-Äquivalent besaß, hinterließ einen drei Meter tiefen und 330 Meter breiten Krater (33° 40′ 38,3″ N, 106° 28′ 31,5″ W) in der Wüste. Die Druckwelle war 160 Kilometer weit zu spüren und die atombomben-typische Pilzwolke erreichte 12 Kilometer Höhe. Der Sand in der Explosionsumgebung schmolz wegen der großen Hitze zu grünlichem Glas (Trinitit). ⓘ
Um den Test zu verbergen, meldete das Militär, dass es sich um die Explosion eines Munitionslagers gehandelt habe, und gab den wahren Sachverhalt erst am 6. August, also am Tag des Bombenabwurfs auf Hiroshima, bekannt. ⓘ
Vor dem Test wurde am 7. Mai eine Ladung von 100 Tonnen Composition B gesprengt, um die Messgeräte zu kalibrieren. ⓘ
Bei dem Test waren 260 Personen anwesend, die neun Kilometer von dem Explosionsort entfernt waren. Bei den nächsten Tests (Operation Crossroads) im Jahre 1946 waren es 40.000 Personen. ⓘ
Einer der beteiligten Wissenschaftler bemerkte später zum Trinity-Test:
„Ich habe danach noch vielen Tests beigewohnt, auch denen der ersten Wasserstoffbomben, aber nichts ist vergleichbar mit dieser ersten Test-Explosion, dem nuklearen Urknall.“ ⓘ
Galerie
Historische Markierung der Trinity Site, 2008
Überreste von Jumbo, 2010
Gedenktafel am Obelisken
Nahaufnahme der Gedenktafel am Obelisken, 2018
Trinitit-Schautisch, 2018
Schild, das vor der Entfernung von Trinitit warnt, 2018
Menschenmassen versammeln sich um Ground Zero, 2018
Atombombengehäuse aus der Zeit nach dem Zweiten Weltkrieg ⓘ
Strahlenexposition
Die Explosion auf einem Turm begünstigte radioaktiven Niederschlag. Terrain und Wind verursachten radioaktive „Hot spots“. Farmer beobachteten vier bis fünf Tage lang mehlartigen Fallout. Anwohner im Umkreis von rund 20 Kilometern benutzten Regenwasser als Trinkwasser. Es gab weder Warnungen an Anwohner noch Informationen über Schutzmöglichkeiten oder etwaige Evakuierungen. Mit ungeeigneten Instrumenten registrierte man Expositionsraten bis 1,4 µC/kg/s, wobei sich das Ausmaß der α-Strahler-Kontamination durch etwa 4,8 Kilogramm ungespaltenes Plutonium kaum bestimmen ließ. Bis heute sind die Messdaten dieses Feldversuchs nicht rigoros evaluiert, Dosisbelastungen der betroffenen Öffentlichkeit durch Luft-, Wasser- und Nahrungsmittelkontamination nicht bestimmt worden. ⓘ
Nächste Folgen
Waffentechnisch wurde der Test als erfolgreich eingeschätzt und führte zur Freigabe der Waffe an die politische und militärische Führung. Es kamen zwei verschiedene Bombentechniken zum Einsatz: die Atombombenabwürfe auf Hiroshima und Nagasaki am
- 6. August über Hiroshima (Little Boy), mit einer einfach konstruierten Uranbombe, und am
- 9. August über Nagasaki (Fat Man), ebenfalls vom Implosionstyp wie Trinity; Stärke im Bereich von 20 bis 22 kt ⓘ
Die Little-Boy-Bombe beruhte auf dem einfachen, aber zuverlässigen „Kanonenprinzip“. Ein Versagen der Konstruktion galt als sehr unwahrscheinlich, so dass auf einen Test verzichtet wurde. Außerdem war nicht genügend angereichertes Uran für eine zweite Bombe verfügbar. ⓘ
Weitere Tests folgten ab 1946, um den Einsatz bei den verschiedenen Waffengattungen zu prüfen. Siehe dazu die Liste der Atomwaffentests. ⓘ