如果完全讓奧本海默按照自己最初的設想辦事，他很可能鬧出一場大笑話，這就是說，企圖僅僅依靠他精心挑選的30多位科學家來製造原子彈！
奧本海默在做出了建設洛斯阿拉莫斯實驗室的決定後，他似乎對如何管理這樣一個大實驗室毫無思想準備。
芝加哥大學的薩姆·艾利森是從一開始就參加這項計劃的一位科學家，他這樣回憶道：
正值1942年聖誕節前夕，奧本海默要求我幫助他進行實驗室的初步規劃。他和我兩人坐在台地上討論實驗室的建設計劃。他給我看了他草擬的一份實驗室組織機構表，其中包括100人左右。
我看了之後覺得某些地方不行，但也不知道問題究竟在哪裏。我隻能隨便地提了提，“怎麼沒有負責運輸的職員呢？”我問他。
他不以為然地瞧著我說：“我們不需要運輸什麼東西。”顯然，他比我對未來實驗室的規模更加估計不足。我認為在沙漠裏建造這種實驗中心的想法本身就是錯誤的。
就我看來，把實驗室造在大的工業區內可能更加合理，至少從經濟上看是有利的，但奧本海默似乎偏愛那個鄉村。
如果說奧本海默不善於估計實際工作所需要的人力，這點還是可以理解的，但他竟然如此低估了所需的科學隊伍的數量，就很難使人信服了。
他在處理這個問題上似乎采取了一種漫不經心的、空想的不切實際的態度。他的女秘書普麗西拉·杜菲爾德回憶，奧本海默經常與羅伯特·澤爾貝爾無休止地聊天，談論邀請什麼人參加這個班子比較理想，以及某人的傑出才華可以啟發另一個人比較平庸的思想等。
看起來他並不像是在組織一項規模巨大的科學技術事業，而更像是在挑選百老彙戲院中的演員。
他還有一些奇怪的念頭，例如主張為“新婚夫婦”建造特別安靜的住宅。他所指的“新婚夫婦”似乎是結了婚但還沒有孩子的夫妻。
1943年初，當年僅28歲的羅伯特·威爾遜負責把哈佛大學的回旋加速器搬遷到洛斯阿拉莫斯時，這種機構不健全的嚴重後果就開始暴露出來了。
威爾遜是奧本海默過去的學生，他應奧本海默的要求，於3月4日來到洛斯阿拉莫斯了解安裝回旋加速器的條件是否成熟，同時檢查其他科研設施的施工進度。當他看到洛斯阿拉莫斯建設工作陷於一片混亂時，簡直被嚇壞了。
在我回哈佛的途中，我在芝加哥冶金實驗室停留並與約翰·曼利進行了討論，我們不但議論了洛斯阿拉莫斯的現狀，而且談到那裏嚴重的無計劃性，幾乎不知道那一件事由誰負責，而且所有的工作都沒有日程安排。我們決定直接去找奧本海默並要求他研究改善這種狀況的辦法。
於是我們到伯克利去找他。看來奧本海默當時把大部分時間都花費在社交聚會上，至少我們是在那種場合找到他的。他和往常一樣表演他拿手的馬丁尼酒，這種酒就是把一定分量的杜鬆子酒摻到馬丁尼酒中去，而且他一板一眼地幹這件事。不知道是他喝多了還是我和曼利喝多了，我們和他大吵了起來。
我們纏住奧本海默並向他彙報所遇到的種種實際問題，希望能夠使他了解現場的混亂情況，但沒有講多久，奧本海默就勃然大怒。他用粗話罵我們，指責我們不應當告訴他這些無聊的瑣事，說這些該死的事不用我們多管等。
我們兩人都差點被嚇住了。我們感到害怕的是，如果這種人就是領導，如果這種領導光靠發脾氣來解決問題，那麼他怎樣能夠把事情辦好呢。因此，約翰和我離開了奧本海默，兩人討論決定不要指望奧本海默的領導，寧可自己主動來解決這些問題。
然而，正像奧本海默12年以前開始授課時講得一塌糊塗以後就改進了那樣，他在洛斯阿拉莫斯的工作也改進得非常迅速。
“他是一個非常聰明的人，無論我們覺察到他哪方麵不足，在幾個月內這些不足就會改掉，而且更懂得管理程序。不論我們有什麼的疑惑，都會很快被解決掉。”威爾遜說道，“後來，當我和他在一起的時候，覺得自己也高大了許多，我崇拜他，並努力成為他那樣的人。”
1943年3月，他編出了一份詳細的實驗室人員組織表，總人數由原來的100人擴充到1500人，同時他又親自動手解決另一個主要問題，就是招聘科學家。
格羅夫斯原來希望選擇一位諾貝爾獎獲得者當新所長的原因之一，就是這樣有助於吸引別的科學家前來參加工作。所有其他最優秀的科學家都已經參加到別的軍事科研，如火箭、雷達等研究工作中去了，而現在要把這些人吸引到原子彈研究中來。
然而，由奧本海默進行招聘工作卻有雙重的不利條件，他不僅沒有獲得諾貝爾獎這種最高獎賞作為吸引別人的資本，而且由於保安的原因，他在進行招聘時又不能說明工作的內容，隻能像安徒生童話中的“皇帝的新衣”那樣使別人感到一種看不見的光榮。
在進行初步試探時，他甚至不能向招聘的對象透露，到底要他來做什麼性質的工作。同時他還有必要向他們說明，參加這項工作的人都必須離開家庭，並與外界斷絕一切聯係。隻有已經結了婚的才許帶上家屬，而未婚的人則在戰爭結束之前不許與他們的女朋友及家人見麵。
這真是一件棘手的工作，但奧本海默很巧妙地進行這項任務。他首先集中精力聘請了一小批最有名望的科學家，然後利用他們的聲譽去吸引別人。
他最先找到與他在伯克利一起工作過的漢斯·貝特，同時又聘請了芝加哥大學的恩裏科·費米。但他也不限於聘請最高的學術權威，他還招聘了一位公認的極其精明的科學管理人員來管理倉庫。
這些人對於這項新任務都非常感興趣，但其中有人對於參軍問題表示擔心。原來奧本海默曾經與格羅夫斯達成協議，要動員所有招聘來的科學家參軍，他本人甚至還訪問了舊金山征兵處，開始辦理入伍擔任中校的手續。
這件事也是奧本海默生活中的另一個謎，為什麼一個左翼自由派人士竟會同意參軍。威爾遜回憶奧本海默做出這種決定的理由是：
他已經受高度的愛國情緒所支配，他深信這場戰爭是推翻納粹與法西斯主義的偉大群眾鬥爭，一場人民戰爭，認為這是美國愛國運動的高潮。
他的這一舉動使我們更容易理解他早年的活動。在過去，他的行為帶有激進主義的色彩，而現在，則更多地帶有愛國主義色彩，但他對自己這兩種行為動機的解釋卻是相同的。
到了3月，在陸軍的管理下，當時工地上已有3000多名工程人員，他們已花費了3個月的時間建造主要的建築物。
工程進行得非常迅速，施工人員采用了粗糙的木料和牆紙，已經建成了一幢主樓，五座實驗室，一座工具間，一座倉庫，一批營房和一批類似營房的公寓式住宅。
同時，各種裝配式的軍隊臨時房屋源源運到，匆匆忙忙地安裝起來，整個工地就像是城市裏的貧民窟。在整個嚴冬季節，建築工人都住在拖車式的工棚內。全區沒有鋪好路麵的人行道，同時，由於格羅夫斯的極端節省，各處都沒有安裝路燈。
在最初的幾個月裏，正規的市鎮議會這類機構還沒有建立起來，所有大大小小的問題都找到奧本海默頭上。由於他有行政管理天才和受人尊敬的地位，在這一階段並未發生任何嚴重的矛盾。
奧本海默從一開始就決心保證科學家之間盡可能自由地交換意見，因為他們現在工作的地點在洛斯阿拉莫斯，這裏與外界已完全隔絕了。
4月15日，實驗室正式開始工作，當天奧本海默主持了落成儀式，會上為新來的全體科研人員作了一係列介紹研究情況的報告。
在格羅夫斯講話之後，羅伯特·澤爾貝爾受奧本海默的委托作了關於原子彈的研究情況的介紹。澤爾貝爾身材瘦小，說話有點含混不清，語氣又不果斷，看來他並不是鼓舞到會者熱情的最好人選。
有一位當時在場的科學家這樣說：
他不是一位好的講演者，僅是他有充分的材料，他掌握了奧本海默主持的理論小組在過去一年間所發現的全部秘密。他最擔心的問題是，他所知道的這一切都還是紙上談兵，沒有經過實驗論證。
生活在監視之下
1943年2月，就在洛斯阿拉莫斯實驗室熱火朝天地進行建設時，一項軍事突擊行動同時展開。
16日夜晚，6個人從一架英國轟炸機上跳傘，靠著月光降落在挪威南部一處結冰的湖上。這支突擊隊直接受“曼哈頓計劃”領導人格羅夫斯將軍指揮，奉命潛入挪威的峽灣山區破壞那裏一個納粹旗下唯一製造“重水”的工廠。
在挪威地下工作人員的協助下，這支突擊隊在11天後通過納粹防線秘密潛入韋莫克水力電廠，並成功完成爆破任務。
由於爆炸威力強大，所有機器全部被毀，至少有好幾個月不能運作，更重要的是，製造過程也因此而中斷，即使修複完成，投入生產也得一年之後了。
1943年，對英美盟軍來說，重水的重要性是顯而易見的。英美盟軍希望通過破壞德軍重水的來源，阻礙德軍在原子彈上的研究進度。
在這支突擊隊爆破韋莫克水力電廠的同時，奧本海默正使出渾身解數說服更多科學家加入洛斯阿拉莫斯。對於將科學家們列入軍隊編製，科學家們都持反對意見。
哥倫比亞大學的科學家艾埃·羅比提醒奧本海默，沒有科學家會放棄學術自由去接受任何軍事命令。奧本海默將這個意見及其他批評反映給格羅夫斯將軍，他立刻妥協。
科學家們將成為國防部的一般雇員，但洛斯阿拉莫斯的安全措施仍在軍方的管轄下，而奧本海默隻要與負責安全的官員協商之後即可聘請、解雇科學家或技術員。
這樣，奧本海默才能繼續在國內東奔西走招聘人才，逐漸組成了他的這個非常出色的科學研究隊伍。
格羅夫斯讓奧本海默共同負責洛斯阿拉莫斯的安全問題一舉，顯得有些諷刺意味。因為奧本海默本身還在軍方情報人員的嚴密調查中，有 3位更是一刻都不鬆懈，其中一位是格羅夫斯的助理之一，他叫約翰·蘭茲代爾，他是負責整個“曼哈頓計劃”的安全軍官。
雖然他對奧本海默不太信任，但在多次與奧本海默本人及其夫人會談之後，他慢慢地下了個定論，那就是這位研究室領導人絕對不會泄密給納粹黨，也不會給蘇聯通風報信。
另一位是在西岸負責當地情報工作的鮑裏斯·帕什上校，他對奧本海默的懷疑可就沒這麼簡單化了。
從舊金山共產黨辦事處的電話竊聽內容，以及對奧本海默的學生的監督結果，帕什判定在勞倫斯的回旋加速器實驗室裏，暗藏有共產黨諜報網，因此他認為，奧本海默絕對脫離不了關係。
帕什將這個信息傳達給蘭茲代爾上校以及皮爾·席爾瓦上尉。席爾瓦上尉負責洛斯阿拉莫斯實驗室的安全管理，他對奧本海默采取嚴密監視，竊聽他所有的電話，檢查來往信件，並派兩名由情報員喬裝的貼身保鏢隨時監視。這種監視待遇，一直持續到戰爭結束。奧本海默對這種特殊待遇倒是一副若無其事的樣子。
他在任何時候手邊總有忙不完的事情。首先，他網羅了他現在和以前的學生羅伯特·席堡專注於炸彈結構理論部分，另外還有兩位伯克利人，他們是菲利浦·摩利森及大衛·霍金斯。
有趣的是，盡管軍方情報人員對每位前來洛斯阿拉莫斯工作的人員都作了深入的調查，但是他們卻漏掉了摩利森及霍金斯兩人與共產黨的關係。
不過，另兩位學生的運氣可就沒這麼好了。大衛·波姆是物理係的高才生，但洛斯阿拉莫斯的安全負責人席爾瓦上尉懷疑波姆是位共產黨員，不批準他的加入。
另外一位也遭遇同樣的質疑而被拒之門外的是羅西·洛曼尼茲，在奧本海默眼中，他是位“聰明絕頂、誠實、才氣洋溢的學生”，在伯克利及舊金山的情報人員跟蹤調查之後，認為洛曼尼茲可能也是共產黨員。
盡管他們沒有證據來支持這個推論，更何況身為共產黨員，也不一定就代表他會背叛國家，情報單位還是秘密地將他完全排除在戰時軍事研究人員名單之外。
1943年7月30日，一直跟隨勞倫斯從事回旋加速器工作的洛曼尼茲突然收到通知調入陸軍服役。他上訴請求更改，但他的申請卻被征兵單位主管路易·赫爾希親自批退，洛曼尼茲在戰爭時期就一直在陸軍當二等兵。
在網羅到這些以前的學生以及一些基層科學家之後，奧本海默開始利用個人魅力及說服力去招攬那些高級科學家們加入，其中兩位重要成員也就是理論物理學家漢斯·貝特和愛德華·泰勒馬上就答應加入洛斯阿拉莫斯。
奧本海默指派貝特負責理論部分，但此舉卻激怒了泰勒，因為他早已屬意這份工作。為了安撫泰勒，他指派泰勒負責一個更大規模炸彈的製造。
這種炸彈一般稱為“氫彈”，泰勒則稱之為“超級炸彈”。不過，奧本海默事先聲明，分裂式原子彈有優先權。
伊西多爾·拉比卻以手邊雷達研究工作繁重，以及不希望將30年來的物理學浪費在製造像原子彈這類可怕武器上為理由而拒絕了奧本海默的極力邀請。
另一位他力邀的科學家萊奧·西拉德，不提任何道德束縛，卻以荒漠工作環境不佳為由，他說：“沒有人可以在那種地方思考，去到那種地方準會發瘋！”
這些拒絕令奧本海默十分心寒，不過，他也得到一位重要人物的支持，恩裏科·費米就允諾在芝加哥一完成鈾片管的計劃，馬上就來洛斯阿拉莫斯支援研究工作。
1943年，科學家們初到洛斯阿拉莫斯，都發覺這地方稍嫌簡陋：整個農場裏隻有27間小房子，另外有個叫“富樂居”的大會堂。
在1月時，奧本海默及格羅夫斯初步估計，可容納大約30位科學家，不過，很快地他們就發現當時低估了形勢。
格羅夫斯召集了軍方及地方的建築工人，搭蓋便宜、簡陋的房舍，並在台地與聖塔菲之間，鋪設一條比較像樣的通路。
不過，這些建設的進度緩慢，一直到大戰結束前，洛斯阿拉莫斯還是十分原始的風貌。風雨來襲道路就泥濘不堪，房子裏夏熱冬寒，水也不夠，因此很少淋浴。電話也隻有三部，而且全部都被竊聽。
盡管環境惡劣，自願加入的人員還是不斷地湧入洛斯阿拉莫斯。到了7月，在此工作的科學家、技術人員及軍人一共有250人。兩年後第一顆原子彈完成試爆時，此地人口則多達3000人。
“對大多數的科學家和他們的家人來說，來到這個荒漠，離開的日子又遙遙無期，還得受半軍事的監護，著實困難重重。”奧本海默苦澀地說。
更令那些流亡科學家煩心的是：在研究區周圍高架的鐵絲圍牆。費米的妻子蘿拉和奧本海默持相同看法：“很多歐洲來的科學家都過得不愉快；特別是住在圍牆內，就讓他們聯想到在集中營裏的日子。”
到了夏天，奧本海默及格羅夫斯盡可能將洛斯阿拉莫斯改建成20世紀的西部拓荒小鎮。
1943年的前8個月，奧本海默來回奔波於加州與新墨西哥州間，一方麵物色更多科學人才，另一方麵也安排將伯克利的一些儀器運往洛斯阿拉莫斯。其中兩次的加州之行卻為他以後帶來不可避免的後果。
第一次主要是由於他的朋友，也是學校裏的同事哈康 ·舍瓦利耶所引起。在1943年1月下旬，奧本海默邀他到伯克利家中吃飯。這個晚上，舍瓦利耶把他拉到一旁，提起他與一位在舊金山殼牌石油公司工作的英籍化學家喬治·艾泰頓之間的會晤。
他們兩人都知道艾泰頓在灣區替蘇聯工作。舍瓦利耶說，艾泰頓聽到一位在舊金山蘇聯使館工作的人抱怨，美國戰時武器研究計劃都未知會蘇聯，因此這位使館人員要求艾泰頓四處打聽，艾泰頓才會請求舍瓦利耶來向奧本海默探聽一下消息。
當晚在用餐時，舍瓦利耶並未明白問起，根據奧本海默之後透露，舍瓦利耶當時隻是警告奧本海默，小心艾泰頓的行為罷了。
事後回想，他對當間諜一事十分震驚，不過，他並沒有立刻向情報單位報告這件意外事件。
一直到9個月後，1943年8月，他才向情報單位提起艾泰頓這個事件，但對好友舍瓦利耶企圖刺探機密一事卻隻字不提。
第二次則是在1943年6月，在奧本海默回伯克利的一個周末，前去簡·塔特洛克家探望他的前任未婚妻，根據全天候跟蹤的情報人員報告，他在簡·塔特洛克家裏過了夜。
由於簡·塔特洛克與共產黨關係密切，在加州的帕什上校開始起疑，再加上8月奧本海默透露有關艾泰頓一事，他立刻去信給蘭茲代爾上校，要求“免去奧本海默的職務，並不準他進入任何政府機關工作”。
不過，格羅夫斯將軍又再一次力保奧本海默，一再強調，他是這個職務的唯一人選，沒有他，計劃早晚會失敗。而格羅夫斯將軍本人是絕對不接受失敗的。
在接下來的歲月裏，隻要奧本海默還在為政府工作，他就一直被這些調查困擾著，就像一道道無形的阻力攔在他前進的道路上。
初次試驗取得成功
1943年12月，英國將另外一位歐洲流亡科學家，也是最偉大的科學家之一的尼爾斯·波恩送至美國，加入洛斯阿拉莫斯實驗室。
波恩及幾位英籍科學家到達洛斯阿拉莫斯，象征著奧本海默在沙漠任務的第一階段已經結束。接下來，所有其他科學家的當務之急就是想辦法搶在德國之前完成炸彈的製造。
在波恩抵達的前幾個月，以解決炸彈設計及製造實際困難為目的的研究就已經展開了。其中主要的問題在於如何製造一個原子武器的引爆器。
設計人員提出很多計劃，在一番激烈的討論下，最後選擇其中兩個技術上較可行的方法。這兩個方法和莉澤·邁特納以及尼爾斯·波恩兩人所分別提出的重要理論有相當的關聯。這些理念，之後又由當時在芝加哥從事鈾片管研究的恩裏科·費米在1942年加以發揚延續。
他們理論中的推測是這樣的：在中子的撞擊下，鈾-235原子一分為二。若有大量的純鈾，這個分裂作用將會很快由一個原子擴散到其他原子，而造成一個連鎖反應。
也由於這種連鎖反應，所釋放出的能量加倍。原先的原子一分為二之後，放出的中子束，又分裂4個以上的原子，而這4個原子分裂後的中子，又使得8個以上的原子進行分裂。
以此類推，其分裂的速度驚人，因此若有足夠的鈾-235原料，這分裂作用將一發不可收拾，無法控製，而其所累積釋放出的能量將會導致爆炸。他們把這個導致爆炸連鎖反應所需的鈾量稱之為“臨界質量”。
1942年11月，費米在芝加哥用實驗來證明鈾元素的性質，他的研究小組將足量的鈾放在一起，引發了一個可控製的爆炸，第一次用實驗成功地證明了這個理論！這次臨界質量的實驗是相當危險的，如果插在鈾片中的碳棒位置略有差錯，後果可能就難以想象了。