Un calutron est un spectroscope de masse utilisé pour la séparation isotopique de l'uranium. Il a été mis au point par Ernest Orlando Lawrence pendant le projet Manhattan et ressemble au cyclotron qu'il avait inventé. Son nom est une abréviation de « Cal. U.-tron » (« California University -tron »), en l'honneur de l'université de Californie, où travaille Ernest Lawrence, qui supervise le Laboratoire national de Los Alamos. Le projet Manhattan a œuvré à la mise en place d'installations industrielles d'enrichissement de l'uranium au Y-12 National Security Complex à Oak Ridge, à proximité du Laboratoire national d'Oak Ridge. C'est de ce complexe qu'est provenu la majorité de l'uranium qui a servi à fabriquer Little Boy, bombe atomique larguée sur Hiroshima en 1945.
Durant la Seconde Guerre mondiale, les États-Unis ont créé dans l'urgence la première bombe atomique, craignant que l’Allemagne y parvienne. C’est à partir de la découverte de la radioactivité, des années auparavant, notamment grâce à Marie Curie, et de la découverte de la fission nucléaire par des chimistes allemands en 1938, que le Projet Manhattan visant à séparer l’uranium-235 de l’uranium-238 a vu le jour, au tout début de la guerre, en 1939. Par contre, ce ne fut qu’en 1941 que le projet prit de l’ampleur, après que les américains ne furent avertis que l’Allemagne Nazi avait entamé un programme pour enrichir l’uranium dans le but d’en faire une bombe. Mais pourquoi avoir choisi l’uranium et surtout quelle est la différence entre les deux isotopes de cet élément ?
Premièrement, il faut savoir que l’uranium, principalement composé de l’isotope 238 à 99,3 % et de l’isotope 235 à 0,7 %, est un élément naturel qui se retrouve très facilement dans le sol. Bien que les deux isotopes aient des temps de demi-vies correspondant à des milliards d’années, l’avantage de l’uranium-235 pour la fabrication d’une bombe repose sur le fait que, lorsqu’un neutron frappe son noyau, ce neutron peut y rester accroché et former l’uranium-236 ayant, lui, un temps de demi-vie si court qu’il y a fission nucléaire instantanée, formant ainsi deux fragments eux aussi radioactifs et en moyenne trois neutrons.