Kjernevåpenets historie

Fysikk og politikk på 1930-tallet

I de første tiårene av det 20. århundre, ble fysikken revolusjonert med utviklingen innen forståelsen av atomenes natur. I 1898 hadde den franske fysikeren Pierre Curie og hans polske hustru Marie Sklodowska-Curie oppdaget at til stede i bekblende, en malm av uran, var et stoff som slapp ut store mengder radioaktivitet, som de kalte radium. Dette løftet håpet til både forskere og lekfolk at elementene rundt oss kan inneholde enorme mengder usynlige energi, ventende på å bli tatt ut.
Eksperimenter av Ernest Rutherford i 1911 indikerte at det store flertallet av et atoms masse ble holdt inne i en liten atomkjerne i kjernen, som består av protoner, omgitt av et nett av svirrende elektroner. I 1932 oppdaget James Chadwick at kjernen inneholdt en fundamental partikkel, nøytronet, og samme året «splittet» John Cockcroft og Ernest Walton atomet for første gang. Det var det første tilfellet der en atomkjerne med ett element hadde blitt endret til en annen kjerne ved hjelp av kunstige hjelpemidler.
I 1934 ble ideen om en kjedereaksjon via nøytron foreslått av Leó Szilárd, som patenterte ideen om atombomben. Patentet ble overført i hemmelighet til Storbritannias Royal Navy i 1936. I en svært reell forstand, var Szilárd far til atombomben faglig sett.
I 1934 oppdaget de franske fysikerne Irène og Frédéric Joliot-Curie at kunstig radioaktivitet kan bli indusert i stabile elementer ved å bombardere dem med alfapartikler, og samme år rapporterte den italienske fysikeren Enrico Fermi lignende resultater når han bombardere uran med nøytroner.
I desember 1938 sendte de tyske kjemikerne Otto Hahn og Fritz Strassmann et manuskript til Naturwissenschaften, hvor de meldte at de hadde oppdaget grunnstoffet barium, etter å ha bombardert uran med nøytroner; samtidig kommuniserte de disse resultatene til Lise Meitner. Meitner og hennes nevø, Otto Robert Frisch, tolket  disse resultatene som kjernefysisk fisjon, og 13. januar 1939 fikk Frisch  dette bekreftet eksperimentelt.
Allerede før den ble publisert, krysset Meitner og Frischs tolkning av arbeidet til Hahn og Strassmann Atlanterhavet med Niels Bohr, som skulle forelese ved Princeton University. Isidor Isaac Rabi og Willis Lamb, to fysikere fra Columbia University som arbeidet ved Princeton, hørte nyhetene og brakte dem tilbake til Columbia. Kort tid senere reiste Bohr fra Princeton til Columbia for å se Fermi. Da han ikke kunne finne Fermi på kontoret hans, dro Bohr ned til syklotronområdet og fant Herbert Anderson. Bohr grep ham i skulderen og sa: «Unge mann, la meg forklare deg om noe nytt og spennende i fysikk».
For en rekke forskere ved Columbia var det klart at de skulle prøve å finne energien utgitt i en kjernefysisk fisjon av uran fra nøytronbombardement. Den 25. januar 1939, gjennomførte et forsøkslag ved Columbia University det første fisjonseksperiment i USA, i kjelleren på Pupin Hall; medlemmene av laget var Herbert L. Anderson, Eugene T. Booth, John R. Dunning, Enrico Fermi,G. Norris Glasoe, og Francis G. Slack.
Ettersom den den tyske hæren marsjerte inn, først i Tsjekkoslovakia i 1938, og deretter Polen i 1939, og startet andre verdenskrig, hadde mange av Europas beste fysikere allerede begynt å flykte fra den forestående konflikten. Forskere på begge sider av konflikten var godt klar over muligheten for å utnytte fisjon som et våpen, men på den tiden var ingen helt sikkre på hvordan det kunne gjøres. I de tidlige årene av andre verdenskrig, stoppet fysikere brått publiseringer om temaet fisjon, en handling av selvsensur for å hindre motstanderens side i å få noen fordeler.

Fra Los Alamos til Hiroshima

Ved begynnelsen av andre verdenskrig, var det bekymring blant forskere i de allierte landene ettersom Tyskland kunne ha sitt eget prosjekt for å utvikle fisjon-baserte våpen. Organisert forskning begynte i Storbritannia som en del av prosjektet «Tube Alloys», og i USA ble det gitt små beløp som finansiering for forskning på uranvåpen, som startet i 1939 med en rådgivende komité for uran under Lyman James Briggs.
På oppfordring fra britiske forskere, som hadde gjort avgjørende beregninger ved å indikere at et fisjonsvåpen kunne bli fullført innen bare noen få år, hadde prosjektet i 1941 blitt kjempet inn i bedre byråkratiske hender, og i 1942 kom det under ledelse av en militær politisk komité ledet av general Leslie Groves som Manhattanprosjektet.
Vitenskapelig ledet av den amerikanske fysikeren Robert Oppenheimer, førte prosjektet sammen de beste vitenskapelige hjernene på den tiden, mange av de flyktninger fra Europa, med produksjonskraften til amerikansk industri, og med et mål om å produsere fisjonsbaserte sprenglegemer før Tyskland kunne. Storbritannia og USA ble enige om å forene sine ressurser og informasjon for prosjektet, men den andre allierte makten – Sovjetunionen under Josef Stalin – ble ikke informert.
Manhattanprosjektet var en massiv industriell og vitenskapelig oppgave, og involverte mange av verdens store fysikere innen vitenskapelige og utviklingsmessige aspekter. USA gjorde en enestående investering i krigstidsforskning for prosjektet, som ble spredt over mer enn 30 steder i USA og Canada. Vitenskapelig kunnskap ble sentralisert i et hemmelig laboratorium kjent som Los Alamos, tidligere en liten ranchskole nær Santa Fe, New Mexico.
Uran oppstår hovedsakelig som to isotoper i naturen: uran-238 og uran-235. Når kjernen av uran-235 absorberer et nøytron, gjennomgår den en kjernefysisk fisjon, blir delt i «to fisjonsfragmenter» og frigir energi og 2,5 nøytroner i gjennomsnitt. Uran-238, på den andre siden, absorberer nøytroner, men splittes ikke, og setter dermed en effektivt stopper for alle pågående fisjonsreaksjoner.
Det ble oppdaget at en atombombe basert på uran må være laget av nesten helt rent uran-235 (minst 80% rent), ellers ville tilstedeværelse av uran-238 fort begrense den nukleære kjedereaksjonen. Teamet av forskere som arbeider på Manhattanprosjektet skjønte umiddelbart at en av de største problemene de måtte løse, var å finne ut hvordan uran-235 kunnee fjernes fra naturlig uran, som besto av 99,3% uran-238.
To metoder ble utviklet under krigstidprosjektet, som begge tok fordel av det faktum at uran-238 har en litt større atommasse enn uran-235: elektromagnetisk separasjon og gassdifusjonsmetoder som atskilte isotoper basert på ulike vekter. En annen hemmelig sted ble opprettet på landsbygda i Oak Ridge, Tennessee, for storskala produksjon og rensing av den sjeldne isotopen.
Det var en massiv investering: på den tiden var ett av anleggene på Oak Ridge (K-25) den største fabrikken under ett tak. Oak Ridge området hadde titusenvis av ansatte på sitt høyeste, hvorav de fleste ikke hadde en anelse om hva de arbeidet på. 
Selv om uran-238 ikke kan brukes for den første fasen av en atombombe, når U-238 absorberer et nøytron, forvandles den først til et ustabilt element, uran-239, og brytes ned til neptunium-239, og til slutt til den relativt stabile plutonium-239, et grunnstoff som ikke finnes i naturen. Plutonium er også spaltbart, og kan brukes til å opprette en fisjonsreaksjon. Etter at Enrico Fermi oppnådd verdens første vedvarende og kontrollert nukleære kjedereaksjon i etableringen av den første «atomreaktoren» – en primitiv atomreaktor – i en kjeller ved universitetet of Chicago, ble massive reaktorer var hemmelig opprettet på det som nå er kjent som Hanford Site i Washington, med Columbia River som kjølevann, for å omdanne uran til plutonium-238 for en bombe.
For at et fisjonsvåpen skal kunne fungere, må der være en kritisk masse – beløpet som trengs for en selvdrevet nukleær kjedereaksjon – av spaltbart materiale bombardert med nøytroner til enhver tid. Den enkleste formen for kjernefysiske våpen er et fisjonsskytevåpen, hvor en sub-kritisk masse av spaltbart materiale (slik som uran-235) ville bli skutt på en annen sub-kritisk masse av spaltbart materiale. Resultatet ville bli en super-kritisk masse som, når bombardert med nøytroner, vil gjennomgå fisjon nokså fort og skape den ønskede eksplosjonen. Våpnene planlagt i 1942 var de to fisjonskytevåpnene, Little Boy (uran) og Thin Man (plutonium), og Fat Man plutonium implosjonsbombe.
I begynnelsen av 1943 fastslo Oppenheimer at de to prosjektene skulle fortsette fremover: «Thin Man»-prosjektet (plutonium pistol) og «Fat Man»-prosjektet (plutonium implosjon). Plutonium pistol fikk mesteparten av forskningsinnsatsen, siden det var det prosjektet med mest usikkerhet involvert. Det ble antatt at uran skytevåpenbombe kunne utvikles fra den i etterkant.
Men i april 1944 ble det av Emilio Segre funnet ut at plutonium produsert ved Hanford reaktorene hadde for høyt nivå av nøytronbakgrunnstråling, og gjennomgikk en spontan fisjon til en svært liten grad, på grunn av tilstedeværelsen av urenheter av Pu-240-isotopen. Dersom slike plutonium ble brukt i en «våpenforsamling», ville kjedereaksjonen ha startet brøkdeler av sekunder før den kritiske massen samlet, og blåst våpenet fra hverandre før det ville ha noen stor effekt (dette er kjent som en ufullstendig fisjon).
Så utviklingen av Fat Man, implosjonsbomben, ble gitt høy prioritet. Kjemiske eksplosiver ble brukt for å implodere en sub-kritisk sfære av plutonium og dermed øke tettheten og gjøre den til en kritisk masse. Vanskelighetene med implosjon var problemet med å få kjemiske eksplosiver til å levere en perfekt jevn sjokkbølge på plutonium-sfæren – om det var litt asymmetrisk, vil våpenet få en ufullstendig fisjon (som ville bli dyrt, rotete, og ikke en meget effektiv militær enhet). Dette problemet ble omgått ved bruk av hydrodynamiske «linser» – eksplosive materialer av ulik tetthet – som ville fokusere eksplosjonsbølgene på innsiden av den imploderende sfæren, beslektet med den måten en optisk linse fokuserer lysstrålene.
Etter D-dagen, hadde general Groves bestilt et team av forskere – prosjekt Alsos – for å følge østgående seirende allierte tropper som beveget seg inn i Europa, for å vurdere status for det tyske atomprogrammet (og for å hindre at vestgående russere i å få noen materialer eller vitenskapelig arbeidskraft). Det ble konkludert med at selv om Nazi-Tyskland også hadde hatt et atombombeprogram, ledet av Werner Heisenberg, hadde ikke regjeringen gjort en betydelig investering i prosjektet, og hadde vært langt fra noen suksess.
Historikere hevder å ha funnet en grov skisse som viser en nazistisk atombombe. Forskning ble gjennomført i Nazi-Tysklands kjernekraftprogram. I mars 1945 ble et nazistisk vitenskapelig team styrt av fysikeren Kurt Diebner, med mål om å utvikle en primitiv kjernefysisk enhet i Ohrdruf, Thüringen.
Ved den betingelsesløs overgivelse av Tyskland 8. mai 1945, var Manhattanprosjektet fremdeles måneder unna et fungerende våpen. I april, etter dødsfallet til amerikanske president Franklin D. Roosevelt, fortalte tidligere visepresident Harry S. Truman om det hemmelige prosjektet for første gang.
På grunn av vanskelighetene med å lage en fungerende plutoniumbombe, ble det besluttet at det skulle være en test av våpenet, og Truman ønsket å vite med sikkerhet om det vil fungere, før sitt møte med Josef Stalin, på en kommende konferanse om fremtiden for etterkrigs Europa. 16. juli 1945 i ørkenen nord i Alamogordo, New Mexico, fant den første kjernefysiske testen sted, med kodenavn «Trinity» med en enhet kalt «The Gadget». Testen ga tilsvarende 19 kilotonn TNT, langt kraftigere enn noe våpen noen gang brukt før. Nyheten om testens suksess ble straks overlevert til Truman, som brukte den som vektstang på den kommende Potsdamkonferansen, som arrangeres i nærheten av Berlin.
Etter å ha hørt argumenter fra forskere og offiserer over mulig bruk av våpen mot Japan. Selv om noen anbefalt å bruke dem som «demonstrasjoner» i ubebodde områder, anbefalte flesteparten å bruke dem mot «bebygde», (et eufemistisk betegnelse på befolkede byer), beordret Truman bruk av våpen på japanske byer, og håpet det ville sende et sterkt budskap som skulle ende i kapitulasjonen av den japanske ledelse og unngå en langvarig invasjon av øya.
Det var forslag om å droppe atombomben på Tokyo, hovedstaden i Japan, men bekymringer rundt Tokyos kulturarv endret planen. Den 10.–11. mai 1945 anbefalte «målkomitéen» ved Los Alamos, ledet av J. Robert Oppenheimer, Kyoto, Hiroshima, Yokohama, og arsenalet Kokura som mulige mål. 6. august 1945, ble et uran-basert våpen, «Little Boy», sluppet løs over den japanske byen Hiroshima. Tre dager senere, ble et plutonium-basert våpen, «Fat Man», sluppet over byen Nagasaki. Bombene drepte minst hundretusen japanere totalt, de fleste av dem sivile, med varme-, stråling-, og spreng-effekter.
Mange titusener ville dø senere av stråling sykdom og beslektede kreftsykdommer. Truman lovet en «regn av ruiner» dersom Japan ikke overgav seg umiddelbart, og truet med å eliminere japanske byer, én etter én, Japan overga seg 15. august. Trumans trussel var faktisk en bløff, ettersom USA ikke hadde fullført flere bomber på det tidspunktet.
Se også: Japans kjernevåpenprogram

Sovjetunionens atombombeprosjekt

Sovjetunionen var ikke invitert til å ta del i de nye våpnene utviklet av USA og de andre allierte. Under krigen hadde informasjon strømmet inn fra en rekke frivillige spioner involvert i Manhattanprosjektet (kjent i sovjetisk kanaler under kodenavnet på Enormoz), og den sovjetiske atomfysikeren Igor Kurtsjatov fulgte nøye med på de alliertes våpenutvikling. Det kom ikke som noen overraskelse på Stalin da Truman informerte ham ved Potsdam-konferansen at han hadde «et kraftig nytt våpen». Truman ble sjokkert over Stalins manglende interesse.
De sovjetiske spionene i prosjektet var alle frivillige, og ingen var russere. En av de mest verdifulle, Klaus Fuchs, var en tysk emigrant og teoretisk fysiker, som hadde vært en del av den tidlige britiske innsatsen innen kjernefysikk, og hadde vært en del av Storbritannias oppdrag i Los Alamos under krigen. Fuchs hadde vært tett involvert i utviklingen av implosjonsvåpen, og sendte detaljerte tverrsnitt av «Trinity»-enheten videre til sine sovjetiske kontakter. Andre spioner ved Los Alamos – ingen av dem kjente hverandre – var blant andre Theodore Hall og David Greenglass. Informasjonen ble holdt, men ikke reagert på, ettersom Russland fortsatt var for opptatt med å bekjempe krigen i Europa til at de kunne bruke ressurser på dette nye prosjektet.
I årene rett etter andre verdenskrig, ble spørsmålet om hvem som skulle kontrollere atomvåpen et stort internasjonalt punkt i konflikten. Mange av Los Alamos forskerne som hadde bygd bomben begynte å etterlyse en «internasjonal kontroll av atomenergi», ofte etterlyst som enten kontroll av transnasjonale organisasjoner eller målrettet distribusjon av våpeninformasjon til alle supermakter, men på grunn av en dyp mistillit til intensjonene i Sovjetunionen, både i etterkrigstidens Europa og generelt, arbeidet beslutningstakere i USA med å forsøke å sikre en amerikansk kjernefysisk monopol.
En halvhjertet plan om en internasjonal kontroll ble foreslått ved det nyopprettede FN av Bernard Baruch («Baruch-planen»), men det var tydelig både for amerikanske kommentatorer – og Sovjetiske – at det var et forsøk på primært å vanskeliggjøre den russiske innsatsen innen kjernefysikk. Sovjetunionen la ned veto mot planen, og satte en effektivt slutt for umiddelbare etterkrigstidsforhandlinger om atomenergi, og gjorde tilnærmelser mot å forby bruk av atomvåpen generelt.
Hele tiden hadde sovjeterne satt hele sin industri og arbeidskraft i sving med utviklingen av egne atomvåpen. Det første problemet for sovjeterne var i hovedsak en av ressursene – de hadde ikke funnet noen uranressurser i Sovjetunionen, og USA hadde gjort avtaler om å monopolisere det største kjente (og med høyest renhet) reservoar i Belgisk Kongo. Sovjetunionen brukte straffearbeidere til å grave ut de gamle avleiringene i Tsjekkoslovakia – nå et område under deres kontroll –og søkte på andre innenlandske forekomster (noe som til slutt ble funnet).
To dager etter bombingen av Nagasaki, frigjorde den amerikanske regjeringen en offisiell teknisk historie om Manhattanprosjektet, forfattet av Princeton fysikeren Henry DeWolf Smyth, på folkemunne kjent som Smythrapporten. Den redigerte oppsummeringen av krigstidens innsats fokuserte primært på produksjonsanleggene og omfanget av investeringer, skrevet delvis for å rettferdiggjøre krigsutgiftene til den amerikanske offentlighet.
Det sovjetiske programmet, mistenksomt overvåket av tidligere NKVD-sjef Lavrenti Beria (en deltaker og seierherre i Stalins store utrenskninger i 1930-årene), ville bruke rapporten som en blåkopi, og forsøkte å kopiere så mye som mulig av den amerikanske innsatsen. De «hemmelige byene» brukt for de sovjetiske ekvivalentene i Hanford og Oak Ridge, forsvant bokstavelig talt fra kartene i flere tiår framover.
På det sovjetiske motstykket til Los Alamos, Arzamas-16, ledet fysikeren Yuli Khariton det faglige arbeidet med å utvikle våpnene. Beria mistrodde sine forskere, og han mistrodde den nøye innsamlede informasjonen fra spionasje. Som sådan, Beria tildelte de samme oppgavene til flere team av forskere, uten å informere hvert lag om de andre eksistens. Hvis de kom til ulike konklusjoner, ville Beria bringe dem sammen for første gang og ha dem debattert med sine nye dominerende motparter. Beria brukte spionasjeinformasjonen som en måte å dobbeltsjekke fremdriften for hans forskere, og i hans forsøk på duplisering av det amerikanske prosjektet, avviste han til og med mer effektive bombeteknologier i favør av de som var nærmere etterligninger den utprøvde «Fat Man»-bomben som ble brukt av USA mot Nagasaki.
Til tross for at de arbeidet under en sta og vitenskapelig uvitende administrator, kjempet de sovjetiske forskerne på. 29. august 1949 brakte innsatsen deres resultater, da Sovjetunionen testet sin første fisjonsbombe, kalt «Joe-1» av USA, flere år foran de amerikanske spådommene. Nyheten om den første sovjetiske bomben ble først annonsert til verden av USA, som hadde oppdaget radioaktivt nedfall, som ble generert fra testområdet i Kasakhstan.
Tapet av det amerikanske monopolet på atomvåpen markerte den første starten for det kjernefysiske våpenkappløpet. Responsen i USA var av en pågripelse, frykt og syndebukk, noe som til slutt førte inn i Mccarthyisme. Likevel viste siste informasjonen fra det uklassifiserte Venona-prosjektet og åpningen av KGBs arkiver etter fallet av Sovjetunionen, at den amerikanske regjeringen faktisk var infisert med kommunistiske sympatisører, agenter med innflytelse, og direkte spioner i tall langt større enn hva McCarthy hevdet. Før dette, ville president Truman kunngjøre sin beslutning om å begynne et program for å utvikle et langt kraftigere våpen enn de som ble brukt mot Japan: hydrogenbomben.

De første termonukleære våpnene

Tanken om å bruke et fisjonsvåpen for å tenne en prosess med kjernefysisk fusjon kan dateres tilbake til 1942. På den første store teoretiske konferanse om utvikling av en atombombe arrangert av J. Robert Oppenheimer ved University of California, Berkeley, rettet deltaker Edward Teller mesteparten av diskusjonen mot Enrico Fermis idé om en «super-bomb«» som skulle bruke samme reaksjoner som driver solen.
Det ble antatt den gang at et fisjonsvåpen ville være ganske enkelt å utvikle, og at kanskje arbeidene med å bygge en hydrogenbombe ville være mulig å fullføre før slutten av andre verdenskrig. Imidlertid var det i realiteten store nok problemer med en «vanlig» atombombe til å holde forskerne oppdatt de neste årene Bare Teller fortsatte å jobbe på prosjektet – mot prosjektlederne Oppenheimer og Hans Bethes vilje.
Etter bombingen av Japan, gjorde mange forskere ved Los Alamos opprør mot tanken om å lage et våpen tusen ganger kraftigere enn de første atombombene. For forskerne var det delvis et teknisk spørsmål – våpenteknologien var fortsatt ganske usikker og ubrukelig – og dels moralsk: et slikt våpen, hevdet de, kunne bare bli brukt mot store sivilbefolkninger, og kunne derfor bare brukes som et folkemordvåpen.
Mange forskere som Bethe, oppfordret USA til ikke  å utvikle slike våpen og sette et eksempel ovenfor Sovjetunionen. Promotører av våpenet, inkludert Teller, Ernest Lawrence og Luis Alvarez, hevdet at en slik utvikling var uunngåelig, og å nekte en slik beskyttelse til USAs befolkning – særlig når Sovjetunionen trolig ville opprette et slikt våpen selv – i seg selv var en umoralsk og uklok handling.
Oppenheimer, som nå var leder av rådgivningskomitéen for etterfølgeren til Manhattanprosjektet, Atomic Energy Commission, presiderte over en anbefaling mot utviklingen av våpen. Årsakene var blant annet fordi teknologiens suksess virket begrenset på den tiden (og ikke verdt investering av ressurser å bekrefte om det var slik), og fordi Oppenheimer trodde at atom-krefter i USA vil være mer effektive hvis de bestod av mange store fisjonsvåpen (hvorav flere bomber kunne droppes på samme mål) heller enn de store og uhåndterlige spådommer om massive superbomber, som det var en relativt begrensede mengder mål av størrelse til å rettferdiggjøre en slik utvikling.
Videre ble slike våpen utviklet av både USA og Sovjetunionen, ville de være mer effektivt brukt mot USA enn av dem, ettersom USA hadde langt flere regioner med tett industriell og sivil aktivitet som ville tjene som ideelle mål for de store våpen enn Sovjetunionen hadde.
Til slutt gjorde president Truman den endelige beslutningen, på utkikk etter et skikkelig svar på den første sovjetiske atombombetesten i 1949. 31. januar 1950 annonserte Truman et program for å utvikle hydrogenbomben. På dette tidspunktet var imidlertid den eksakte mekanismen ennå ikke kjent: den «klassiske» hydrogenbombe, der varmen av fisjonsbomben skulle brukes til å tenne fusionsmaterialet, virket svært ubrukelig. Imidlertid viste et innblikk av Los Alamos matematikeren Stanislaw Ulam at fisjonsbombe og fusionsdrivstoff kunne være i separate deler av bomben, og at stråling fra fisjonsbomben først kunne fungere som en måte komprimere fusionsmateriale før det ble tent.
Teller skjøv tanken videre, og brukte resultatene av ladde fisjonstesten «George» (en ladd fisjon ved hjelp av en liten mengde fusionsdrivstoff for å øke utbyttet av en fisjonsbombe) for å bekrefte blanding av tunge hydrogen grunnstoffer før de forberedte seg for sin første ekte flertrinns test av Teller-Ulam hydrogenbombe. Mange forskere som i utgangspunktet var i mot våpenet, som f.eks. Oppenheimer og Bethe, endret sine tidligere meninger, siden de så utviklingen som ustoppelig.
Den første fusjonsbomben ble testet av USA i Operation Ivy den 1. november 1952, på Elugelab Island i Enewetak (eller Eniwetok) atoll på Marshalløyene, og hadde kodenavnet «Mike». «Mike» brukte flytende deuterium som sin fusjonsdrivstoff, og et stort fisjonsvåpen som utløser. Enheten var en prototype, og ikke et våpen skunne leveres noe sted: med en høyde på over 20 ft (6 m) og en vekt på minimum 140 000 pund (64 t) (ikke medregnet kjøleutstyret på 24 000 pund), kunne den ikke ha blitt sluppet fra selv de største flyene.
Den eksplosjonen gav 10,4 megatonn med energi – over 450 ganger kraften til bomben falt på Nagasaki – utslettet Elugelab, og etterlot seg et undervannskrater som var 6240 ft (1.9 km) bredt og 164 ft (50 m) dypt, der øya en gang hadde vært. Truman hadde først forsøkt å lage en mediablackout om testen – i et håp om at det ikke ville bli et problem i det kommende presidentvalget – men den 7. januar 1953 annonserte Truman utviklingen av hydrogenbomben til verden, ettersom antydninger og spekulasjoner om den alt hadde begynt å dukke opp i pressen.
For ikke å være dårligere, eksploderte Sovjetunionen sin første termonukleære enhet, designet av fysikeren Andrej Sakharov, 12. august 1953, som fikk tittelen «Joe-4» av vesten. Dette skapte bekymring i den amerikanske regjeringen og det militære, fordi, i motsetning til «Mike», var den sovjetiske bomben et våpen som kunne leveres, noe USA enda ikke hadde. Denne første enheten var trolig ikke en «ekte» hydrogenbombe, og kunne bare nå en eksplosiv rangering på hundrevis av kilotonn (aldri nå spekteret av megatonn for et «arrangert» våpen). Men det var et kraftig propagandaverktøy for Sovjetunionen, og de tekniske forskjellene var ganske skjeve for den amerikanske offentlighet og politikere.
Ved å etterfølge eksplosjonen av «Mike», mindre enn et år senere, sier syntes «Joe-4» å bekrefte påstander om at bombene var uunngåelig og forsvarte dem som hadde støttet utviklingen av fusjonsprogrammet. Ved å komme mens Mccarthyismen var på topp, var effekten mest uttalt av sikkerhetshøringene tidlig i 1954, som fratok tidligere direktør ved Los Alamos, Robert Oppenheimer hans sikkerhetsklarering på grunnlag av at han ikke var pålitelig, ikke hadde støttet programmet for den amerikanske hydrogenbomben, og hadde lange venstre-bånd i 1930-årene. Edward Teller deltok i høringen som eneste viktige vitenskapelige vitne mot Oppenheimer, en rolle som resulterte i hans virtuelle utvisning av fysikksamfunnet.
Den 28. februar 1954, detonerte USA sin første termonukleære bombe som kunne leveres (ved å bruke litiumisotoper som fusionsdrivstoff), kjent som «Reke»-enheten i «Castle Bravo»-testen i Bikiniatollen, Marshalløyene. Enheten ga 15 megatonn av energi, mer enn dobbelte av de forventede resultater, og ble den verste radiologiske ulykken i amerikansk historie. Kombinasjonen av en uventet stor eksplosjon og værforhold førte til en sky av radioaktivt nedfall som forurenset over 7000 kvadratkilometer, inkludert de innfødte av Marshalløyene og mannskapet på en japansk fiskebåt, med en snølignende tåke. De forurensede øyene ble evakuert, og er fortsatt ubeboelige.
Mannskapet på den japanske fiskebåten, Daigo Fukuryū Maru, returnerte til havnebyen lidende av radioaktiv forgiftning og brannsår på huden. Lasten deres, bestående av mange tonn forurenset fisk, klarte å komme inn på markedet før årsaken til sykdommen ble kjent. Når et medlem av besetningen døde av sykdommen og de fullstendige resultatene av forurensning ble offentliggjort av USA, ble de japanske bekymringer om farene ved stråling tent igjen, og resulterte i en boikott av fisk (en av hovednæringen på øyen) i noen uker.
Hydrogenbombealderen hadde en stor effekt på tankene om atomkrig i det offentlige og militære sinn. Med bare fisjonsbomber, kunne en atomkrig anses som noe som lett kunne «begrenses». Sluppet fra fly, og bare i stand til å ødelegge de mest bebygde områdene i større byer, var det mulig å vurdere fisjonsbomber som bare en teknologisk videreføring av tidligere krigstidsbombing (for eksempel omfattende brannbombing som fant sted mot Japan og Tyskland under andre verdenskrig), og hevdelser om at slike våpen kune føre til en verdensomspennende død eller skade ble enkelt feid til side.
Selv i tiåret før utviklingen av fisjonsvåpenet hadde det vært spekulasjoner om muligheten for mennesket å avslutte alt liv på planeten, enten ved uhell eller målrettet ondskap, men teknologien hadde aldri tillatt en slik mulighet. Den langt større kraften i hydrogenbombene gjorde at dette synes stadig nærmere.
«Castle Bravo»-hendelsen reiste en rekke spørsmål om overlevelsesevne i en atomkrig. Regjeringens forskere, i både USA og Sovjetunionen, hadde insistert på at fusionsvåpen, i motsetning fisjonsvåpen, var «renere» ettersom fusjonsreaksjonene ikke føre til farlige radioaktive biprodukter som fisjonsreaksjoner gjorde. Selv om det teknisk sett var sant, gjemte dette en mer grusom punkt: den siste fasen av en multi-faset hydrogenbombe brukte ofte nøytroner som produseres av fusjonsreaksjonene til å indusere fisjon i en mantel av naturlig uran, og forsynte rundt halvparten av utbyttet av enheten selv.
Denne fisjonsfasen gjorde fusjonsvåpen betydelig mer «skittent» enn de var laget for å være, et faktum som ble synliggjort ved de høye skyene av dødelig nedfall som fulgte «Castle Bravo»-testen. Da Sovjetunionen testet sin første megatonn-enhet i 1955, var muligheten for en begrenset atomkrig enda mer fjern i den offentlige og politiske sinn: selv om en by eller et land ikke var det direkte målet for et kjernefysisk angrep, ville skyene av nedfall og skadeligee fisjonsprodukter spre seg sammen med normalt værmønster og legge seg i jord og vann på ikke-målrettede områder av kloden også.
Spekulasjon begynte å se mot hva som ville skje ettersom nedfall og støv skapt av en fullskala kjernefysisk utveksling vil påvirke verden som helhet, i stedet for bare de byer og land som var direkte involvert. På denne måten ble skjebnen til verden nå bundet til skjebnen til bombe-supermaktene.

Avskrekking og balansekunst

Gjennom 1950-tallet og tidlig på 1960-tallet ble en rekke trender vedtatt mellom USA og Sovjetunionen som de begge forsøkte i en tit-for-tat tilnærming for å nekte den andre makten å skaffe seg kjernefysisk overlegenhet. Denne tok form på en rekke måter, både teknologisk og politisk, og hadde store politiske og kulturelle effekter under den kalde krigen.
De første atombombene som falt over Hiroshima og Nagasaki var store og skreddersydde enheter, som krevde høyt utdannet personell for å armeres og leveres. De kunne bare slippes fra de største bombeflyene – på den tiden B-29 Superfortress – og hvert fly kunne bare bære én bombe.
De første hydrogenbombene var tilsvarende massive og kompliserte. Dette forholdet med ett fly til èn bombe var fortsatt ganske imponerende sammenlignet med konvensjonelle, ikke-kjernefysiske våpen, men mot andre land med kjernefysiske våpen det ble ansett å være en alvorlig fare. I de umiddelbare etterkrigsårene, brukte USA mye krefter på å lage bomber «GI-proof» – i stand til og brukes, og distribueres ved medlemmer av den amerikanske hæren, i stedet for nobelpris-vinnende forskere, og i 1950 ble et program for kjernekrafttesting startet for å forbedre det kjernefysiske arsenalet.
Fra 1951 ble Nevada testområde (i Nevada ørkenen) det primære stedet for alle amerikanske kjernefysiske tester (i Sovjetunionen hadde Semipalatinsk testområde i Kasakhstan en lignende rolle). Testene ble delt inn i to primære kategorier: «våpen relaterte» (bekreftelse på at et nytt våpen fungerte, eller studie av nøyaktig hvordan det fungerte) og «våpen effekter» (se på hvordan våpnene oppførte seg under ulike forhold, eller hvordan strukturer oppførte seg når det utsettes for våpen).
I begynnelsen var nesten alle prøvesprengninger enten «atmosfæriske» (gjennomført over bakken, i atmosfæren) eller «under vann» (som noen av testene på Marshalløyene gjøres). Testing ble brukt som et tegn på både nasjonal og teknologisk styrke, men reist også spørsmål om sikkerheten til testene, som bleførte til radioaktivt nedfall i atmosfæren (mest dramatisk med« Castle Bravo»-testen i 1954, men i mer begrensede mengder, med nesten alle atmosfæriske prøvesprengninger).
Fordi testing ble sett på som et tegn på teknologisk utvikling (evnen til å utforme brukbare våpen uten noen form for testing ble ansett tvilsomme), ble stans i testingen ble ofte kalt for stand-in for stans i det kjernefysiske våpenkappløpet selv, og mange prominente forskere og statsmenn arbeidet for et forbud mot kjernefysisk testing. I 1958 erklærte USA, Sovjetunionen og Storbritannia (en ny kjernemakt) en midlertidig testingsmoratorium for både politiske og helsemessige årsaker, men i 1961 hadde Sovjetunionen brutt moratoriet og både Sovjetunionen og USA gjenopptok testingen med stor frekvens.
Som et show av politisk styrke, testet Sovjetunionen den 30. oktober 1961, det største atomvåpenet noensinne, den massive Tsar Bomba, som ble testet i redusert tilstand med en ytelse på rundt 50 megatonn. I sin fulle tilstanden var den beregnet til å ha vært rundt 100 Mt. Våpenet var hovedsakelig upraktisk for militært bruk, men det var varmt nok til å indusere tredje grads forbrenninger i en avstand av 100 km unna. Med sin fulle, «skittne» teknologi, ville den ha økt mengden av nedfall i verden siden 1945 med 25%.
I 1963, signerte alle kjernefysiske og mange ikke-kjernefysiske land den delvise prøvestansavtalen, hvor de gikke med på å avstå fra testing av kjernefysiske våpen i atmosfæren, under vann, eller i verdensrommet. Traktaten tillot underjordiske tester.
De fleste testene ble betydelig mer beskjedne, og fungerte som direkte tekniske formål samt deres potensielle politiske overtoner. Våpenforbedringer tok til på to primære former. Den ene var en økning i effektivitet og kraft, og i løpet av bare noen få år ble det utviklet fisjonsbomber som var mange ganger kraftigere enn de som ble opprettet under andre verdenskrig. Det andre var et program for miniatyrisering, redusere størrelsen på selve våpenet.
Mindre bomber betydde at bombefly kunne bære med seg flere av dem, og dermed bli en enda større trussel mot selv de strengeste luftforsvar, og de kun også brukes sammen med utviklingen av rakettene på 1950-tallet og 1960-tallet. USAs rakettinnsats hadde fått et stort løft i etterkrigsårene, i hovedsak fra anskaffelse av ingeniørene som jobbet på den nazistiske rakett-programmet under krigen, for eksempel Wernher von Braun, som hadde vært involvert i teknologien og produksjon av V-2 raketter som ble skutt over Den engelske kanalen. Et amerikansk program, Project Paperclip forsøkte å flytte forskere av denne typen over til amerikanske hender (og holde ute av sovjetiske hender) og sette dem til å arbeide på prosjekter for USA.