曼哈顿计划的最终目标是尽快造原弹。虽然在这个计划以前，执行委员会就肯定了它的可行，但要实现这一新的爆炸，还有大量的理论和工程技术问题需要解决。在劳斯、康普顿等人的推荐下，格罗夫斯请奥本海默负责这一工作。为了使原弹研究计划能够顺利完成，据奥本海默的建议，军事当局决定建立一个新的快中反应和原弹结构研究基地，这就是后来闻名于世的洛斯阿拉莫斯实验室。奥本海默凭着他的才能与智慧，以及他对于原弹的刻察力，被任命为洛斯阿拉莫斯实验室主任。正是由于这样一个至关重要的任命，才使他在日后赢得了国“原弹之父”的称号。

刚开始英国和国是在能方面有信息，但并没有合作。1940年，布什和柯南特邀请英国加以加这个项目的力量，但英国果断拒绝了。因为他们不愿分享他们领先的技术，也不愿帮助国去发展他们的武。但是由于英国没有国那么足够充裕的人力和力，亦不甘落伍于国之后。在1940年7月30日，丘吉尔和罗斯福在原合作上了一个非正式、不成文的协议。

然而这平等的伙伴关系没有持续多久。1940年8月，英国在没有支付任何资金的情况下要求实质控制这个项目，遭到国拒绝。英两国之间的关系发生了逆转。英国的谈判地位恶化，国科学家也决定不再接受任何的外来帮助。国政策委员也担心英国会制造战时的武。

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奥本海默开始时对困难估计不足，认为只要6名理学家和100多名工程技术人员就足够了。但实验室到1940年12月时，发展到拥有2000多名文职研究人员和3000多名军事人员，其中包括1000多名科学家。

一块告示鼓励橡树岭工人们保密，以英文写着：“在此的所见、所作、所闻，当你离开时，请留在这里。”

他们自己甚至都不如奥本海默清楚自己工作的细节和展。在很多问题上，都是由于奥本海默的决断才取得突破，保证了原弹研制时间表的执行。奥本海默在科学家、普通职工和政府官员中的威望越来越。洛斯阿拉莫斯素有“诺贝尔奖获得者集中营”之誉，人们称奥本海默为这个集中营的“营长”奥本海默没有获过诺贝尔奖，却拥有如此的个人威望，他的组织才能与人格魅力由此可见一斑。

1940年9月，柯南特冒着会暴武设计机密的风险去邀请詹姆斯？查德威克和其他几位英国科学家来洛杉矶参与原弹设计，因为这个项目非常需要他们这类技术人员。1940年10月，丘吉尔和罗斯福签订了魁北克协议，这个协议恢复了双方的科学家在科研问题上互相合作的问题。国在这个项目上已经投了超过10亿元， 而英国的投仅50万英镑。

开始布局，让德国的间谍工程师很是顺利地加到了国的“曼哈顿计划”中，这无疑占了先手，国的“曼哈顿计划”危险了。

在“曼哈顿工程区”工作的15万人当中，只有12个人知全盘的计划。这十二个人就是德国间谍的目标，可是要想戒备森严的“曼哈顿工程区”谈何容易，但是方法是人想来的，必要的时候就算牺牲几名混的工程师间谍也是可以的，这情况是在别无他法的时候才使用，混“曼哈顿计划”的工程师间谍还是不要暴的好。

鉴于大多数科学家都反对实验室的军事化，格罗夫斯同意加州大学成为洛斯阿拉莫斯名义上的理单位和合同保证单位，基地的军队负责实验室建设、后勤供应和安全保障。这就保证了实验室内的自由学术讨论。奥本海默鼓励科学家们大胆地讨论原弹的有关科学问题，提即使看门人的意见，也会对原弹的成功有一定的帮助。奥本海默注意倾听任何人的意见，掌握着整个实验程。

其实，全人员中很少有人知他们是在从事制造原弹的工作。例如，洛斯阿拉莫斯计算中心长时期内行复杂的计算，但大分工作人员不了解这些工作的实际意义。由于他们不知工作目的，所以也就不可能使他们对工作发生真正的兴趣。此后，这里的工作达到了**，并且有许多工作人员自愿留下来加班加。经过全人员的艰苦努力，原弹的许多技术与工程问题得到解决。