Trinity est le nom de code du premier essai nucléaire réalisé par les forces armées des États-Unis le dans le cadre du projet Manhattan. Le test fut réalisé sur le champ de tir d'Alamogordo à une cinquantaine de kilomètres de la ville de Socorro au Nouveau-Mexique et démontra la viabilité du dispositif qui fut utilisé pour les bombardements atomiques d'Hiroshima et de Nagasaki en .

Dans le cadre du projet Manhattan, les scientifiques du laboratoire de Los Alamos développèrent une arme à fission utilisant du plutonium surnommée « Gadget ». En raison de sa complexité, ils n'étaient pas certains qu'elle fonctionnerait. Il fut donc décidé de réaliser un essai dans une région isolée et inhabitée et le choix se porta à la fin de l'année 1944 sur la zone désertique de au Nouveau-Mexique. Un camp de base y fut construit et il accueillait 425 personnes au moment de l'explosion.

Le nom de code Trinity fut proposé par le physicien Robert Oppenheimer dirigeant le laboratoire de Los Alamos en référence à un poème de John Donne sur la Trinité. Craignant un long feu, les scientifiques demandèrent la construction d'un conteneur métallique appelé Jumbo afin de récupérer le plutonium ; celui-ci ne fut finalement pas utilisé. Une répétition fut par ailleurs organisée le avec 108 tonnes d'explosifs mélangés à des particules radioactives pour calibrer les instruments.

L'explosion de Gadget dégagea une énergie d'environ et fut considérée comme un succès par les observateurs parmi lesquels figuraient Vannevar Bush, James Chadwick, James Conant, Enrico Fermi, Leslie Groves, Richard Tolman et Robert Oppenheimer. Bien que l'explosion ait été vue et entendue à des dizaines de kilomètres, le public ne fut informé de l'essai que le à la publication du rapport Smyth.

Devenu un en 1965 et inscrit au Registre national des lieux historiques l'année suivante, le site fait aujourd'hui partie de la base de lancement de White Sands et est ouvert au public deux fois par an.

Contexte

Le concept d'arme nucléaire émergea dans les années 1930 à la suite des découvertes scientifiques concernant la structure de l'atome et la fission nucléaire. La montée des régimes fascistes en Europe et le déclenchement de la Seconde Guerre mondiale firent craindre le développement d'un programme nucléaire nazi et les scientifiques, dont certains avaient fui l'Allemagne, pressèrent les gouvernements américain et britannique de faire de même. En , les deux pays fusionnèrent leurs deux programmes au sein du projet Manhattan sous la responsabilité du brigadier-général Leslie Groves de l'Armée de terre américaine. Le développement des armes fut réalisé à Los Alamos dans le Nouveau-Mexique sous la supervision du physicien Robert Oppenheimer tandis que d'autres travaux de recherche furent réalisés à l'université de Chicago, à l'université Columbia et au de l'université de Californie à Berkeley.

La physique nucléaire restait encore une science jeune dans les années 1940 et les scientifiques ignoraient quelle forme pourrait prendre une arme nucléaire. Pour ne négliger aucune piste, ils entreprirent de développer deux types de bombe employant chacune un matériau fissile différent : l'uranium et le plutonium. La production de ces deux éléments représentait une entreprise industrielle considérable étant donné la technologie de l'époque et elle finit par représenter 80 % du coût total du projet Manhattan. L'enrichissement de l'uranium destiné à accroître sa teneur en uranium 235, un isotope fissile nécessaire à la réaction en chaîne, fut réalisé à Oak Ridge dans le Tennessee.. En utilisant de complexes procédés de séparation isotopique dans de gigantesques installations, les scientifiques du projet Manhattan parvinrent à produire les premiers kilogrammes d'uranium de qualité militaire en .

La production de plutonium posa des problèmes différents car il s'agissait d'un élément synthétique n'existant qu'à l'état de traces à l'état naturel. Ses caractéristiques physiques, chimiques et métallurgiques étaient donc mal connues et jusqu'en 1944, seuls quelques microgrammes avaient été produits dans des cyclotrons alors que plusieurs kilogrammes étaient nécessaires pour fabriquer une bombe. Lorsque la production industrielle débuta dans le réacteur nucléaire X-10 puis dans ceux du site de Hanford dans l'État de Washington, les scientifiques découvrirent que le plutonium, majoritairement composé de l'isotope 239, avait une proportion plus élevée qu'attendue en isotope 240 bien plus instable. Cela signifiait que le modèle d'arme à insertion envisagé par les scientifiques où deux blocs de matières fissiles étaient projetés l'un contre l'autre était inenvisageable. En effet, la masse critique serait atteinte trop rapidement et produirait un long feu, une explosion nucléaire bien plus faible que prévu.

Les chercheurs de Los Alamos se tournèrent alors vers l'alternative plus complexe de la bombe à implosion. En , le mathématicien John von Neumann avait proposé un modèle d'arme composé d'un cœur en matière fissile entouré par deux types d'explosifs produisant des ondes de choc de vitesses différentes. En alternant précisément les couches pour former une lentille explosive, il était possible de concentrer l'énergie vers le cœur de plutonium pour le comprimer à plusieurs fois sa densité initiale et atteindre une masse critique. Cette technique était particulièrement délicate à mettre en œuvre et tout le laboratoire de Los Alamos fut réorganisé en pour se concentrer sur la création d'une arme à implosion fonctionnelle.

Préparatifs Décision vignette|Carte du site de l'essai Trinity. En raison de la complexité d'une arme à implosion, il fut proposé de réaliser un essai préalablement à son utilisation militaire pour évaluer son efficacité. Cette idée était soutenue par Oppenheimer et il la suggéra à Groves. Ce dernier l'accepta non sans réserves car la production du plutonium avait coûté énormément de temps et d'argent et il voulut savoir s'il était possible de le récupérer après le test. En , le physicien Norman Foster Ramsey proposa de réaliser un essai d'une puissance limitée dans une enceinte de confinement afin de pouvoir récupérer le plutonium.

Les scientifiques doutaient cependant de leur capacité à contrôler la réaction en chaîne pour maintenir l'explosion dans les limites de résistance de l'enceinte et ils craignaient que les données obtenues ne soient pas représentatives du fonctionnement de la bombe à échelle réelle. Oppenheimer avança alors que . En , il obtint l'accord de Groves pour la réalisation d'une explosion non limitée dans une enceinte de confinement ; le responsable du projet Manhattan s'inquiétait cependant de la possibilité d'un échec et de la manière dont il devrait expliquer la perte d'un milliard de dollars de plutonium.

Nom de code L'origine exacte du nom de code « » est inconnue mais elle est souvent attribuée à Oppenheimer en référence à un poème de l'auteur anglais John Donne. En 1962, Groves lui écrivit à ce sujet en lui demandant s'il l'avait choisi pour ne pas attirer l'attention car nombre de rivières et de montagnes de l'Ouest américain portent le même nom. Il reçut la réponse suivante : Je l'ai suggéré mais pas pour cette raison… Le pourquoi du nom n'est pas clair mais je sais quelles pensées j'avais à l'esprit. Il y a un poème de John Donne, écrit juste avant sa mort, que je connais et j'apprécie. En voici un extrait :

Cela ne fait pas une Trinité mais dans un autre, un poème religieux plus connu, Donne commence par :

Site vignette|gauche|Photographie du ranch McDonald en 2015. Laissé à l'abandon pendant des années, le bâtiment a été restauré en 1982 pour lui rendre son aspect de 1945. Pour garantir la sécurité des populations et le secret de l'essai, le site devait être inhabité et les scientifiques désiraient une zone plate pour minimiser les effets de l'onde de choc et un vent faible pour limiter les retombées. Huit emplacements furent sélectionnés : la , la , la zone au sud-ouest de la ville de Cuba, la région au nord de la ville de Thoreau et les champs de lave de l'El Malpais National Monument au Nouveau-Mexique ; la près du parc de Great Sand Dunes dans le Colorado ; le et l'île San Nicolas en Californie du Sud ; et l'île Padre au Texas. Après une étude approfondie des différents sites, le choix se porta le sur l'extrémité nord du champ de tir d'Alamogordo dans la vallée de Jornada del Muerto du comté de Socorro au Nouveau-Mexique ()..

La seule structure des environs était une maison, le ranch McDonald, à environ trois kilomètres au sud-est. Ses propriétaires avaient été expropriés en 1942 lors de la création du champ de tir qui servait de lieu d'entraînement pour les équipages de bombardier ; le terrain alentour utilisé comme pâturage fut interdit d'accès... L'habitation fut utilisée par les scientifiques comme un laboratoire pour tester les composants de la bombe. La ville la plus proche, San Antonio, se trouvant à une quarantaine de kilomètres du site choisi, un camp de base fut construit à quinze kilomètres au sud-ouest pour accueillir le personnel et les installations de support technique ; 250 personnes travaillaient sur place en et 425 étaient présentes le week-end de l'essai.

vignette|Camp de base pour l'essai Trinity. Les douze hommes de la police militaire de Harold Bush arrivèrent sur le site le pour établir les premiers contrôles de sécurité et organiser des patrouilles à cheval. Les distances se révélant trop importantes pour les montures, elles furent remplacées par des jeeps et des camions ; les chevaux restèrent sur place pour les matchs de polo.. Le maintien du moral des hommes travaillant de longues heures dans les conditions difficiles du désert fut difficile et Bush s'efforça d'améliorer les logements et les repas et d'organiser des divertissements.

Les effectifs présents sur place augmentèrent tout au long de la première moitié de l'année 1945. L'eau des puits se révéla impropre à la consommation en raison de sa salinité et si elle convenait pour la toilette moyennant un savon spécial fourni par la Marine, il fut nécessaire de se procurer de l'eau potable auprès des pompiers de la ville voisine de Socorro. L'embranchement particulier sur la voie ferrée à Pope fut rénové et une zone de déchargement fut construite. Par ailleurs des routes furent tracées jusqu'au camp et plus de 320 kilomètres de fils téléphoniques furent posés.

En raison de sa proximité avec le champ de tir, le camp fut accidentellement bombardé en mai. Lors d'un raid d'entraînement nocturne, le premier appareil détruisit accidentellement le générateur éclairant la cible, qui fut plongée dans l'obscurité. Quand les avions suivants arrivèrent sur place, ils se mirent à la recherche d'une cible illuminée et comme les pilotes n'avaient pas été informés de la présence du camp de Trinity, ce fut vers celui-ci qu'ils se dirigèrent. Le bombardement accidentel provoqua un début d'incendie et endommagea l'écurie ainsi qu'un atelier de charpentier.

Jumbo vignette|Transport de Jumbo jusque sur le site de l'essai Trinity. La conception de l'enceinte de confinement, surnommée « Jumbo », destinée à récupérer la matière fissile en cas d'échec de l'explosion fut confiée à Robert W. Henderson et Roy W. Carlson de Los Alamos. Les physiciens Hans Bethe, Victor Weisskopf et Joseph Oakland Hirschfelder déterminèrent qu'elle devait avoir la forme d'une sphère d'un diamètre de , une masse de 150 tonnes et devait pouvoir résister à une pression de . Après avoir demandé l'avis d'entreprises sidérurgiques et ferroviaires, Carlson développa un modèle réduit en forme de cylindre plus facile à fabriquer mais toujours aussi complexe à transporter. Pour sa fabrication, il se tourna vers la société Babcock & Wilcox, spécialisée dans la production de chaudières pour la Marine dont les caractéristiques étaient similaires à celles exigées pour Jumbo.