El proyecto se llevó a cabo en numerosos centros de investigación, siendo el más importante de ellos el Distrito de Ingeniería Manhattan situado en el lugar conocido actualmente como Laboratorio Nacional de Los Álamos.
El proyecto agrupó a una gran cantidad de eminencias científicas como Niels Böhr, Enrico Fermi, Ernest Lawrence y Luis Walter Álvarez. Dado que tras los experimentos en Alemania previos a la guerra se sabía que la fisión del átomo era posible y que los nazis estaban trabajando en su propio programa nuclear, se reunieron varias mentes brillantes; muchos exiliados judíos hicieron causa común de la lucha contra el fascismo y aportaron su grano de arena a la causa para conseguir la bomba antes que los alemanes.
El primer ensayo atómico exitoso ocurrió en el desierto de Alamogordo, en Nuevo México el 16 de julio de 1945. La prueba se llamó Trinity y el dispositivo detonado se denominó con el nombre clave Gadget. Se trató de una bomba-A de plutonio del tipo Fat Man, como la lanzada sobre Nagasaki días después, el 9 de agosto de 1945. En la actualidad ese lugar está marcado por un monolito cónico negro de silicio, resultado de la fusión de la arena bajo el efecto del calor.
En la carrera por la bomba nuclear, los alemanes tenían el Proyecto Uranio y los soviéticos la Operación Borodino.
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