因此只有当产生出来的一代又一代的中子的数目愈来愈大，才有可能出现链式反应。这个现象叫做K系数，或者说叫做“K大帝”。这只有在下面条件下才有可能：如果100个中子在100个U－235原子中，引起裂变，而产生新一代的中子，有105个中子留下来再引起裂变，那么比率就是105对100，而K系数就是1.05。第三代的系数就是105x1.05之积。如此类推，直至形成临界质量。威廉·劳伦斯说得好：“K系数大于一的时候，原子堆就会发生链式反应，因为增生率将大于死亡率”。反之，如果100中子只产生99个，K系数就是0.99，这个系数就不足。但在早期头几个月的实验中，他们用净化石墨方法，得到的增生率最好也不过是0.870。问题的关键在于铀的纯度问题。当时全世界的纯铀存量，只不过是几克。阿瑟·康普顿博士给威斯汀豪斯公司的研究室主任去电话，问他“你们什么时候可以供应三吨纯铀？”他听到电话的那一头有点张口结舌。可是，这个公司后来的反应，说明美国工业在世界第二次大战期间的适应性是很强的。很快铀的产量就从每天八盎斯增至每天五百多磅。到了1942年11月，威斯汀豪斯公司已交满三吨了。
  交货的地点，可能是最不引人注目的地方。那是在芝加哥埃利斯大道，在第56号街与第57号街之间，芝加哥大学的长满常春藤的哥德式的建筑物墙上有个地方凹进去，里边有一道门。过了那道门便是一个很大的软地网球场。自从战争爆发以后这个球场便没有人用过了，它恰好在斯台格运动场西边看台下面。自从大学里没有举行校际足球赛以来，几乎谁都没到这里来过。那年11月，用纯沽无比的物质在那里安装了一个大得空前的反应堆。两家碳精公司和国家标准局合作，制造出中子稳定度特别高的石墨。这个局还有些科学家则和衣阿华州立学院的弗兰克·斯佩丁教授合作，把威斯汀豪斯公司的铀再进一步加工。这个新方法是把铀加工为一块块的东西，称为“斯佩丁氏蛋”。最后，工程师们准备在反应堆中制造一个真空，那就是把它封在一个巨型的方形汽球里，把空气抽出来。这样中子就不会被氮气吸掉。康普顿博士预料，这样K系数就会“大约在1.04和1.05之间”。其他的人则认为可以高达到1.07。
  成功的可能性这么大，就引起不少新问题。原子分裂以前有人搞过，可是要产生持续下去的链式反应，在历史上还没有人做到过，而且减速技术究竟成效如何，也很难以测定。这位K大帝可能把什么控制、什么阻力都抛在一边，破天而出，使整个芝加哥市，甚至使整个伊利诺州与它同归于尽。为了减少危险，又用七根镉条和三根硼钢棒穿过反应堆，镉和硼都欢喜大量消耗中子，把它们滑进滑出，就可以使这些佛兰肯斯坦式科学家们能够控制他们制造出来的怪物。但是还是没有人能肯定这样做很有把握，因此有两个年青物理学家志愿组成所谓“敢死队”。这两个人要站在脚手架上提着几桶镉溶液，俯视着反应堆。如发现其他控制都失灵，这套装置就要爆炸的话，他们就把这些溶液往反应堆上泼去。
  增殖的中子一层一层加上去，中子计数管所显示的中子增殖速度随着反应堆的增大而增加，一直到12月1日寒气袭人的半夜里，第十二层加上去了。这个反应堆现在已重达一万二干四百磅，计数管的嗒、的嗒声，迅速加快，毫无疑义。“那时候我们知道”，津恩后来告诉威廉·劳伦斯说，“如果控制捧一拉出来，这玩意儿就会啪的一声爆了。”到了第二天下午3点30分，弗尔米也到场，“敢死队”也各就各位，站在上面，除了留下一根镉条，所有控制棒都拉了出来，然后连最后一根镉条也拉出来一些。计数管的嗒的嗒的响着，气氛异常紧张，使人想起那些补牙的人等待牙医钻牙时的情景。K系数不断增加：0.98，0.99，1.00，然后到1.01，1.02，1.03，1.04，1.05，1.06，1.07，1.08，1.09，1.10。链式反应实验成功了，现在每一代新的中子数量都大于前一代的数量了。理论科学能够做到的事情现在都已做到了。现在链式反应已可不断持续下去。至于怎样把它变为可以携带投掷的炸弹，那就是生产技术的问题了。
  同一天（12月2日），在三个路口之外，就有人在芝加哥大学埃克特大楼的209号房里讨论这个技术问题。同在一个城市，但两组人互相都不知道对方就在那里。保密制度极其严密，这是罗斯福的要求。总统对这个所谓曼哈顿计划，态度是矛盾的，正如他性格中许多方面一样，这是美国民族性的反映。他在本能上信任别人，乐于做到知识公有，希望美国对世界学术宝库作出贡献。可是当他一方面谈四海之内皆兄弟，并且真正认为应该这样，另一方面他也喜欢保密。詹姆斯·麦格雷戈·伯恩斯说得好，“罗斯福既是现实主义者又是理想主义者，既是操纵者，又是说教者，既是王爷，又是军人。究其原因，不仅在于他本人的思想和出身，也在于他所处的社会和这个社会的传统。美国人长期以来就有既好说教，又讲现实的传统。”
  在芝加哥，总统的态度是讲究现实的。软地网球场与埃克特大楼好象远隔重洋一样。其实，他们都是同一个计划的组成部分，要在三十一个月后结合在B29重型轰炸机的弹舱里。格罗弗斯将军召集这些人来，说是检查“芝加哥冶金工程”。他们都是美国工程技术界出类拔萃的人物——重工业的头子，加利福尼亚理工学院和马萨诸塞理工学院的教授们。这位将军要求他们做的事是需要相当盲目信任的。他要求他们生产一种他们既未见过，也不知道有什么用途的东西。只有一点向他们说清楚，那就是这一工程对战争极端重要，华盛顿是多少钱也愿意出的。
  他们接受了任务，从那个月起就签订了一系列合同，合同中的条款从工业法看来，可说是写得空前含糊的。格罗弗斯答应先预付四亿元；最后开支可能超过二十亿。除此而外，承包的公司就几乎什么也不知道了。对极少数几个不得不参与一定机密的人，就要求绝对保密，甚至连对自己妻子也不得提及。妻子们要和科学家谈话也很难，因为那些科学家实际上已经与世隔绝。他们家里的人只知道他们的地址：美国陆军邮政信箱1663号。
  对于那些在洛斯阿拉莫斯工作的物理学家说来，这种保密似乎是多此一举。某些方面似乎确是荒谬可笑。当时受到最严密监视的是罗伯特·奥本海默，监视他的人叫波里斯·帕什，从前是好莱坞一所中学的足球教练，现在超重了，陆军情报处就把他训练为对付“共党渗透”的专家。奥本海默战前对自由派的政治活动曾经捐助了不少钱，而且有两次几乎要和琼·塔特洛克博士结婚。她是旧金山一位精神病医生，也是一个共产党员。帕什知道这个情况后，就死盯住奥本海默。1944年奥本海默去电报山，到琼的家里，带她出去，到一家名叫“最佳”的夜总会里喝酒。他告诉她，他可能几个月、甚至几年都不能再来见她了；而且因为工作性质机密，他不能告诉她工作内容，也不能告诉她他在那里。这样他就走了。七个月后，她认为再不能见到他，绝望之余，以自杀结束了自己的生命。当时，帕什在旧金山钉着他们的梢。对他们两人的约会完全理解为另一回事。他认为奥本海默一定是把情报秘密递送给一位共产党了。于是他向上级汇报，说他已摸到线索，知道了奥本海默的花招，要求开除这位物理学家。格罗弗斯回答说，“这办不到。不管你的关于奥本海默先生的情报如何，这次工程绝对少不了他。”
  要不是由于下面这件令人不安的事，这一切原都可理解为胡闹，可以一笑置之。那就是按照莫斯科的指示行事的真正的共产党间谍，正在洛斯阿拉莫斯市的周围布下了一个非常高明的间谍网。这个组织由一个名叫安纳托里·雅可夫列夫的人控制，他把苏联驻纽约的领事馆作为基地。雅可夫列夫通过哈里·哥尔德活动，后者是费城人，过去是为工业界互探情报的。雅可夫列夫间谍网又有另一条线，经过纽约的朱利叶斯和爱塞尔·罗森堡夫妇通到爱塞尔的弟弟戴维·格林格拉斯。格林格拉斯在洛斯阿拉莫斯中心以军人身分工作，他的特殊地位使他几乎可以看到每一张蓝图、草图、或重要文件。而且他很聪明，知道哪些东西对想搞自己原子弹的俄国人最有价值。但是，格林格拉斯还不是雅可夫列夫最得意的人员。他还有一个无价之宝，那就是克劳斯·埃米尔·富克斯。富克斯也象奥本海默、康普顿、和弗尔米一样，是一个天赋很高的原子物理学家，是洛斯阿拉莫斯中心的核心人物之一。他本来是个德国人，当纳粹开始搜捕反对者时，他就逃到英国。他恨希特勒，一心协助盟国作战，这点从未有人怀疑过。作为英国的一个归化公民，他已得到官方绝对信任。当时从没有人提出，为什么纳粹要逮捕一个理论物理学家呢？当时是不提这种问题的。一直等到战争结束，这个苏联特务组织已经瓦解，富克斯的朋友们才知道，他原来是个全心全意的共产党员。
  哈里·哥尔德通常是让别人去从格林格拉斯那里拿情报资料的，但他本人常跟富克斯会面。