thumb|En atomsopp lyser opp nattehimmelen i USA under prøvesprengningen Badger den 18. april 1953.
Denne artikkelen om kjernevåpenets historie gir en kronologisk oversikt over utviklingen av kjernefysiske våpen. Kjernefysiske våpen er enheter som besitter enorme destruktive potensialer avledet av fisjons- eller fusjonsreaksjoner. Fra og med det vitenskapelige gjennombruddet på 1930-tallet som gjorde utviklingen mulig, fortsettelsen gjennom det kjernefysiske våpenkappløpet og kjernefysisk testing under den kalde krigen, problemene med levering og mulig bruk for terrorister ut i det tidlige 21. århundre.
De første fisjonvåpene, også kjent som atombomber, ble utviklet i fellesskap av USA, Storbritannia og Canada under andre verdenskrig i det som ble kalt Manhattanprosjektet. I august 1945 ble to bomber sluppet over Japan, og endte Stillehavskrigen. Et internasjonalt team ble sendt for å jobbe på prosjektet. Sovjetunionen startet utviklingen kort tid etterpå, med sitt eget atombombeprosjekt. Ikke lenge etter det, hadde begge landene utviklet et enda kraftigere fusjonsvåpen kalt hydrogen-bomber.
Under den kalde krigen, anskaffet Sovjetunionen og USA hvert sitt atomvåpenarsenal som telte flere tusen våpen. Mange av disse var plassert på raketter som kunne treffe mål hvor som helst i verden. Foreløpig er det minst ni land med funksjonelle kjernefysiske våpen. En betydelig mengde internasjonale forhandlinger har fokusert på trusselen om kjernefysisk krigføring og spredning av kjernefysiske våpen til nye land eller grupper.
Det har vært (minst fire) store falske alarmer, den siste i 1995, som resulterte i aktiveringen av enten USAs eller Russlands tidlig varslingssystem for kjernefysiske angrep. __TOC__
Fysikk og politikk på 1930-tallet
150px|thumb|I en kjernefysisk fisjon, absorberer kjernen av et spaltbart atom (i dette tilfellet, anriket uran) en termisk nøytron, blir ustabilt, og deler seg i to nye atomer og slippe ut energi, og mellom en og tre nye nøytroner som kan videreføre prosessen.
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
right|150px|thumb|Fysikeren J. Robert Oppenheimer ved UC Berkeley ledet den allierte vitenskapelige innsatsen ved Los Alamos. right|150px|thumb|Dimensjoner av uran-238 (blå) og uran-235 (rød) skapt naturlig i forhold til grader som er beriket ved å skille de to isotopene atom-for-atom, ved hjelp av ulike metoder som alle krever en massiv investering i tid og penger. 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.
thumb|200px|left|Massive nye fysikkmaskiner var samlet på hemmelige installasjoner rundt i USA, for produksjon av anriket uran og plutonium.
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.
thumb|left|200px|To virkemåter for en fisjonsbombe. 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).