20万人参与“曼哈顿计划”
制造原子弹的“曼哈顿计划”动员20万人，在新墨西哥州沙漠地区的37个秘密实验室和工厂日夜赶工，到1945年初已花了20亿美元（以现在币值换算达260亿美元）。就在此“曼哈顿计划”有了突破，发展出两种型态的原子弹，一种以铀为原料绰号“小家伙”（Little Boy），一种以鐪为原料绰号“胖子”（Pat Man）。1945年7月16日在新墨西哥州洛斯阿拉莫斯（Los Alomos）沙漠试爆成功的是“胖子”。科学家对“小家伙”非常有信心，认为根本不必试爆。但“小家伙”的问题是，铀原料提炼不易，生产极慢。
因此，奥本海默在“胖子”试爆成功之后第三天，致电他的主管葛罗天少将（Leslie Groves）建议暂缓投掷第一颗生产出来的“小家伙”，而加速生产“胖子”，估计在3个月内可生产15颗，可配合1945年11月1日美军登陆日本的预定日期使用。葛罗夫的答覆是，由于军情紧急，无法等到11月份，必须先投第一颗“小家伙”和第一颗“胖子”，视日本军方的反应，再决定是否继续投掷。“胖子”试爆之前，参与其事的科学家打赌，其威力应是相当200吨黄色炸药，试爆之后测得威力达到100倍，相当于黄色炸药1万5千吨至2万吨的威力。“小家伙”的威力尤有过之。
接下来是选择轰炸城市的敏感而重要的问题，美国官员主张，原子弹的威吓作用应该比其军事效果为重。在一次高层会议中，当时杜鲁门总统的副科学顾问詹姆士‧康纳特（其后曾任哈佛大学校长）建议，投掷目标应该是人口辐辏而拥有军事设施的城市。奥本海默曾提出辐射伤害的问题，但当时也并不确实知道伤害有多大。
日本古城京都是第一个“获选”的城市，广岛名列第二。根据后来解密的美方秘密会议纪录显示，京都获选是因为美官员认为这个文化古城中住满知识份子，原子弹对这些知识份子所造成的震撼和伤害，对日本人将特别有影响力。其后因战争部长史汀逊坚决认为这个文化之都应予保存（史汀逊年轻时代曾访京都，对京都的古寺特感兴趣），杜鲁门决定排除京都，由广岛“取代”，两城人民的祸福就此改变。
即使到了这个时候，仍有人对投弹持保留态度，例如氢弹之父泰勒就认为有必要先在东京湾作一次试爆，也有人认为应该先给日本当局作最后警告，奥本海默认为这些想法均窒碍难行，力主照计划投弹。最有影响力的声音来自当时的英国首相邱吉尔，他在波茨坦会议中告诉杜鲁门总统：“必须给日本人一两次电击，那样日本政府才有光荣投降的藉口，也才能避免日本军人走上困兽之斗。”
杜鲁门最后决定：在1945年8月3日之后，也就是波茨坦宣言要求日本无条件投降的限期之后，一俟天气许可，即刻在日本投掷两颗原子弹。杜鲁门其后为他下令投弹辩护说，如果不如此，而采用原先计划的登陆战，则双方军人和日本平民的死亡人数将在百万人以上。登陆战并未发生，杜鲁门的说法无从证实，却也无从挑战。
8月5日，在距离日本2000哩的太平洋帝尼安岛上，第一颗（小家伙）结合完成，装进名叫“艾诺拉号”（Bnola Gay）的B29重轰炸机，6日，清晨2时45分，由指挥官兼驾驶员保罗‧提北兹率领的机队由基地起飞，6个半小时之后，抵达广岛上空，在当地时间8点15分投弹，仅比预定时间晚半分钟。
提北兹事后回忆，投弹之后他回头望去，只见飞机底下的广岛只剩下一层灰，一阵烟，到处沸腾，冒出泡沫。提北兹说：“我管它叫焦油城市〝a pot of boiling blackoil！〞提北兹可能不知道，在这焦油城市的灰尘中，躲着昏迷过去的18岁少女田中萱子，在昏迷之前，还对他驾驶的B29招手喊道：“嗨！安琪儿！”
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