Lịch sử thiết kế bom nhiệt hạch Teller–Ulam
Lịch sử > Đóng góp của Ulam và Teller

Classified paper by Teller and Ulam on ngày 9 tháng 3 năm 1951:  in which they proposed the staged implosion(Teller–Ulam) design. This declassified version is heavily redacted.
Lịch sử chính xác của bước đột phá trong thiết kế của Teller-Ulam chưa được hoàn toàn biết đến. Các mẫu thiết kế ban đầu của quả siêu bom đặt nhiên liệu nhiệt hạch xung quanh một bộ "kích hoạt" phân hạch (theo hình cầu) hoặc tại trung tâm của nó.
Năm 1951, sau nhiều năm làm việc không có kết quả, một ý tưởng đột phá của nhà toán học người Ba Lan Stanislaw Ulam đã được Teller tiếp thu, và phát triển thành một thiết kế bom nhiệt hạch khả thi đầu tiên có đương lượng nổ cỡ megaton. Phiên bản này, ngày nay còn gọi là "vụ nổ theo giai đoạn" lần đầu được đề xuất trong bài báo khoa học đã được phân loại:On Heterocatalytic Detonations I. Hydrodynamic Lenses and Radiation Mirrors bởi Teller và Ulam ngày 9 tháng 3 năm 1951. Sự đóng góp của 2 nhà khoa học cho thiết kế bom không được biết đến rõ ràng đối với công chúng - mức độ tín nhiệm của những người cùng thời của ông đối với Teller gần như hoàn toàn tương xứng với suy nghĩ của nọ về Teller nói chung. Trong một buổi phỏng vấn với tờ Scientific American năm 1999, Teller đã khẳng định ông mới là người đóng góp cho bản thiết kế, còn Ulam thì không. Ulam không hài lòng với cách tiếp cận cũ, và sẵn sảng ký tên vào bản thiết kế chung nhưng lại từ chối bỏ công sức vào bản thiết kế do không tin tưởng nó sẽ thành công.
Vấn đề gây tranh cãi. Bethe trong "Bản ghi nhớ về Lịch sử của chương trình Nhiệt hạch" (1952) trích dẫn Teller là người đã phát hiện ra "cách tiếp cận hoàn toàn mới đối với phản ứng nhiệt hạch", "là một vấn đề đầy cảm hứng" và "do đó, không thể ngờ được" và "phần lớn do tình cờ." Tại phiên điều trần của Oppenheimer năm 1954, Bethe đã nói việc phát minh bom H là "cú đánh của thiên tài" của Teller. Cuối cùng vào năm 1997, Bethe đưa ra tuyên bố "Teller đã đưa ra phát minh quan trọng nhất về bom H vào năm 1951" 
Các nhà khoa học khác (đối nghịch với Teller, như J. Carson Mark) tuyên bố rằng Teller sẽ không thể chạm đến thành công nếu không có ý tưởng của Ulam. Nhà thiết kế vũ khí hạt nhân Ted Taylor cho rằng công lao của Ulam là về ý tưởng các giai đoạn và nén cơ bản, trong khi Teller thì đã đóng góp trong trong việc tìm ra sự quan trọng của  bức xạ so với áp suất thủy động lực học.
Teller bắt đầu xuất hiện trên các trang báo như là "cha đẻ của bom Hydro", một danh xưng mà ông không hề thừa nhận. Nhiều người bạn của Teller tỏ ra tức giận khi ông dường như thích nhận lấy mình đã tự tay thiết kế bom chứ không phải chỉ là góp một phần công sức trong đó, và để đáp lại, dưới sự ủng hộ của Enrico Fermi, ông chỉ ghi ngắn gọn ở phần tác giả "Được thiết kế bởi nhiều người" trên trang tạp chí "Khoa học" tháng 2 năm 1955, nhấn mạnh rằng ông không phải là người duy nhất tham gia phát triển vũ khí (sau này trong hồi ký ông đã kể lại rằng ông nên nhận hết công phát minh vũ khí nhiệt hạch về mình). Hans Bethe, người đồng thời cũng tham gia dự án phát triển bom khinh khí, từng nói một cách hân hoan rằng, "Tôi nghĩ sẽ chính xác hơn khi nói rằng Ulam là cha đẻ của bom nhiệt hạch, vì ông ấy đã ươm mầm hạt giống, còn Teller là mẹ vì ông đã nuôi dưỡng & phát triển dự án. Còn tôi, tôi nghĩ tôi là bà đỡ."
Sự đột phá của thiết kế Teller–Ulam thể hiện ở sự tách biệt của các thành phần hợp hạch và phân hạch của quả bom, và sử dụng bức xạ sản sinh bởi quả bom hạt nhân thông thường để nén nhiên liệu hợp hạch trước khi kích nổ nó. Một vài thông tin cho rằng Ulam ban đầu đề xuất nén "thứ cấp" thông qua sóng xung kích tạo ra bởi sóng sơ cấp từ vụ nổ hạt nhân ban đầu và nhờ đó Teller đã nhận ra rằng bức xạ từ vụ nổ hạt nhân ban đầu sẽ làm nốt phần việc còn lại (vụ nổ bức xạ).
Tuy nhiên, chỉ nén sẽ là không đủ và cần 1 ý tưởng quan trọng khác, và đó là ý tưởng của Ulam: thiết kế quả bom tách biệt phần chính và phụ. Sự tuyệt vời của bản thiết kế đã gây ấn tượng với các nhà khoa học. đến mức một số người trước đây từng tự hỏi liệu nó có khả thi hay không thì nay đã bị thuyết phục, và nó là cần thiết vì sẽ được chế tạo tại cả Mỹ và Liên Xô. Thậm chí Oppenheimer, người đã phản đối dự án cũng đánh giá cao ý tưởng và bản thiết kế, gọi nó là một "sự ngọt ngào của kỹ thuật". Vụ thử mang tên mã "George" trong chuỗi thử nghiệm bom hạt nhân trong chiến dịch Greenhouse năm 1951 đã thử nghiệm lần đầu mẫu thiết kế ở phạm vi rất nhỏ, cũng trong chuỗi thử nghiệm này, vụ nổ bom có tên mã "Item" là lần đầu tiên vũ khí phân hạch tăng cường được thử nghiệm, nâng cao mức độ khả thi của bản thiết kế bom của Teller-Ulam.
Ngày 1/11/1952, quả bom khinh khí hoàn chỉnh đầu tiên được thử nghiệm trong vụ thử hạt nhân "Ivy Mike" trên đảo san hô Enewetak. Quả bom có đương lượng nổ là 10,4 megaton (mạnh hơn 450 lần so với quả bom nguyên tử được thả xuống Nagasaki). Thiết bị mang tên mã "Sausage", sử dụng một quả bom hạt nhân siêu lớn làm ngòi nổ và nhiên liệu hợp hạch là chất deuterium được giữ ở dạng lỏng bởi 20 tấn thiết bị siêu lạnh, toàn bộ thiết bị nặng 80 tấn. Người ta cố gắng ngăn báo giới tiết lộ vụ việc nhưng không thành công, ngay sau vụ thử nghiệm đã có dòng tít tuyên bố Mỹ đã cho nổ một quả bom khinh khí có đương lượng nổ megaton.
Máy làm lạnh dùng để giữ cho nhiên liệu nhiệt hạch của quả bom ở trạng thái lỏng, đồng nghĩa với việc thiết bị nổ "Ivy Mike" quá nặng và phức tạp để sử dụng trong thực tế. Vũ khí nhiệt hạch đầu tiên mà có thể triển khai được sẽ phải đợi đến năm 1954, khi đó, nhiên liệu lỏng deuterium trong thiết bị nổ "Ivy Mike" sẽ được thay thế bằng nhiên liệu rắn lithium deuteride và được sử dụng trong vụ thử "Castle Bravo" (thiết bị nổ mang mã hiệu Shrimp). Hỗn hợp lithium khô hoạt động tốt hơn nhiều so với dự định, và thiết bị nổ "Castle Bravo" kích nổ vào năm 1954 có năng suất cao hơn gấp 2,5 lần so với dự kiến (15 Mt, cũng là quả bom có đương lượng nổ lớn nhất từng được Mỹ thử nghiệm). Vì phần lớn sức mạnh được sản sinh từ giai đoạn phân hạch cuối cùng của uranium 238, nó sản sinh ra nhiều bụi phóng xạ, mà từ đó sẽ gây ra thảm họa hạt nhân tồi tệ nhất trong lịch sử nước Mỹ khi mà gió thổi bụi phóng xạ đến vùng đông dân cư của đảo san hô và ngư dân Nhật trên chiếc tàu cá Daigo Fukuryu Maru.
Sau khoảng thời gian đầu tập trung vào việc chế tạo bom nhiệt hạch cỡ lớn, dần dần Mỹ chuyển sang phát triển bom nhiệt hạch cỡ nhỏ hơn, để có thể trang bị cho Tên lửa liên lục địa và Tên lửa đạn đạo phóng từ tàu ngầm. Thiết kế của Ulam-Teller đã được cải tiến, và hoàn thành giữa những năm 70, khi mà thiết kế bom nhiệt hạch cuối cùng đã có thể dùng làm đầu đạn MIRV cỡ nhỏ.