Nguồn: Trích sách Chiếc thìa biến mất
Trào lưu săn lùng các nguyên tố trước đây đều kết thúc cùng một lúc. Với mô hình cấu trúc nguyên tử mới, các nhà khoa học nhận ra một số nguyên tố trên bảng tuần hoàn vẫn chưa được phát hiện vì chúng vốn không bền. Cho dù có tồn tại nhiều trên Trái Đất từ thuở sơ khai thì chúng cũng đã tan rã từ lâu. Tuy điều này giải thích hợp lý các ô còn trống trong bảng tuần hoàn, nhưng hóa ra lại không phải là điều tốt. Các nguyên tố không bền nhanh chóng dẫn các nhà khoa học đến với phản ứng phân hạch và phản ứng phân hạch dây chuyền (mà neutron là một tác nhân quan trọng). Và ngay khi họ hiểu rằng hạt nhân nguyên tử có thể phân rã – cả về ý nghĩa khoa học lẫn chính trị – việc thu thập các nguyên tố mới để trưng bày chỉ còn là sở thích của kẻ nghiệp dư (giống như sinh học lỗi thời bắn-rồi-nhồi những năm 1800 so với sinh học phân tử ngày nay). Đứng trước Thế Chiến II và khả năng bị bom nguyên tử đe dọa vào năm 1939, giới khoa học chẳng buồn bận tâm đến prometi cho tới tận một thập kỷ sau.
Dù các nhà khoa học cực kỳ phấn khích trước khả năng chế tạo bom phân hạch nhưng cơ sở lý thuyết vẫn còn xa rời thực tế. Ngày nay có lẽ hơi khó hình dung, nhưng bom hạt nhân bị coi là chuyện xa vời vào thời điểm đó, đặc biệt là bởi các chuyên gia quân sự.
Như thường lệ, giới lãnh đạo háo hức chiêu mộ các nhà khoa học, và công nghệ do họ tìm ra (như những loại thép tốt hơn) đã khiến chiến tranh càng thảm khốc. Nhưng hai quả bom nguyên tử góp phần đặt dấu chấm hết cho chiến tranh suýt nữa đã không xuất hiện nếu thay vì chỉ đòi hỏi những món vũ khí ăn liền vừa to vừa khỏe, chính phủ Mỹ lại kêu gọi sự đồng thuận chính trị để đầu tư hàng tỷ đô la Mỹ vào lĩnh vực khoa học bấy giờ vẫn còn thuần túy và phi thực tế: khoa học hạ nguyên tử. Cho dù vậy, phản ứng phân hạch có kiểm soát vẫn vượt xa khả năng của khoa học thời đó, đến mức Dự án Manhattan phải áp dụng một cách nghiên cứu hoàn toàn mới để thành công: phương pháp Monte Carlo. Cũng từ đây, quan niệm của con người về “nghiên cứu khoa học” đã thay đổi hoàn toàn.
Như đã nói, cơ học lượng tử áp dụng hiệu quả với các nguyên tử đơn lẻ; và đến năm 1940, các nhà khoa học biết rằng hấp thụ thêm neutron khiến nguyên tử kém bền hơn. Nó sẽ phân rã và giải phóng thêm càng nhiều neutron. Theo dõi quỹ đạo của một neutron xác định không hề khó hơn theo dõi một quả bóng bi-a. Nhưng một phản ứng dây chuyền đòi hỏi phải có sự xuất hiện của hàng tỷ tỷ neutron di chuyển theo mọi hướng với tốc độ khác nhau. Điều này khiến các nhà khoa học rất khó xây dựng một công cụ lý thuyết thích hợp. Đồng thời, urani và plutoni không chỉ rất đắt mà còn nguy hiểm nên việc tiến hành thử nghiệm chi tiết là không thể.
Nhưng các nhà khoa học của Dự án Manhattan đã được yêu cầu tìm ra chính xác lượng plutoni và urani cần thiết để chế tạo bom: nếu quá ít thì bom sẽ không nổ. Quá nhiều thì bom vẫn nổ, nhưng hậu quả là chiến tranh sẽ kéo dài thêm nhiều tháng vì làm giàu hai nguyên tố này vô cùng phức tạp và tốn thời gian (cần tổng hợp được plutoni trước, rồi mới làm giàu nó được). Để khắc phục, một số nhà khoa học với suy nghĩ thực tế đã quyết định từ bỏ cả hai cách truyền thống – lý thuyết và thử nghiệm – để tiên phong trên con đường thứ ba.
Để bắt đầu, họ chọn một neutron chuyển động với tốc độ ngẫu nhiên quanh một thanh chứa plutoni (hoặc urani). Hướng của neutron cũng được chọn ngẫu nhiên cùng nhiều tham số ngẫu nhiên khác (như lượng plutoni, xác suất neutron thoát khỏi plutoni trước khi bị hấp thụ, thậm chí cả hình dạng thanh plutoni). Lưu ý rằng chọn các tham số cụ thể nghĩa là các nhà khoa học đã từ bỏ tính phổ quát của mỗi phép tính, vì chúng chỉ áp dụng được cho vài neutron trong thiết kế cụ thể. Các nhà lý thuyết ghét việc phải từ bỏ những kết quả có thể áp dụng phổ quát nhưng họ không có lựa chọn nào khác.
Vậy là các phòng làm việc đầy rẫy những phụ nữ trẻ tay cầm bút chì (nhiều người là vợ các nhà khoa học, được thuê để hỗ trợ vì dù sao thì cuộc sống ở Los Alamos cũng nhàm chán tới phát điên). Họ lấy một tờ giấy có viết các số ngẫu nhiên (mà đôi khi không biết ý nghĩa chính xác của việc này) và bắt đầu tính toán cách neutron va chạm với một nguyên tử plutoni; liệu neutron có bị hấp thụ; bao nhiêu neutron mới (nếu có) được giải phóng; và các neutron mới này tiếp tục giải phóng thêm bao nhiêu neutron nữa… Mỗi người trong số hàng trăm phụ nữ thực hiện một phép tính nhỏ của một bài toán lớn và các nhà khoa học sẽ tổng hợp kết quả. Nhà sử học George Dyson mô tả quá trình này là việc chế tạo bom “bằng số học: từng neutron, từng nano giây…[một phương pháp] xấp xỉ thống kê, trong đó việc lấy mẫu ngẫu nhiên các sự kiện được theo dõi thông qua… một loạt khoảng thời gian mang tính đại diện, nhằm tìm ra kiểu thiết kế bom khả dụng trong thực tế.”
