1942年12月，费米及其他工作人员，于芝加哥大学建成世界上第一座核反应堆，并于12月2日下午首次实现人工控制的链式核反应。但得到铀并非易事，经过无数实验，费米终于发现钚竟是一种比铀更加易于分裂的原子炸药。因此美国又建造了三座石墨水冷反应堆和一个后处理厂以生产钚。他俩每天通过电话联系，及时解决工作中出现的问题。整个工作受到严格保密，连副总统杜鲁门也是在1945年罗斯福死后接任总统时才得知这一计划。
到1945年，美国人花费20多亿美元，终于研制成3枚原子弹，分别命名为“小玩意儿”“小男孩”和“胖子”。1945年7月16日上午5时24分，美国在新墨西哥州阿拉莫戈多的“三一”试验场内30米高的铁塔上，进行了人类有史以来的第一次核试验。“小玩意儿”钚装药重6.1千克，TNT当量2.2万吨，试验中由于核爆炸产生了上千万摄氏度的高温和数百亿个大气压，致使一座30米高的铁塔被升华为气体，并在地面上形成一个巨大的弹坑。核爆炸腾起的烟尘若垂天之云，极为恐怖。在半径为400米的范围内，沙石被熔化成了黄绿色的玻璃状物质，半径为1600米的范围内，所有的动物全部死亡。这颗原子弹的威力比科学家们原估计的大出了近20倍。
面对巨大的爆炸，曼哈顿工程负责人之一，被称为“原子弹之父”的着名科学家奥本海默在核爆观测站里感到十分震惊，他想起了印度一首古诗：“漫天奇光异彩，有如圣灵逞威，只有一千个太阳，才能与其争辉。我是死神，我是世界的毁灭者。”
最早的核武器研制
核武器是指利用自持(不需外界干预，自身可持续进行)核裂变或核聚变反应(或两者兼有)瞬间释放出巨大能量产生爆炸作用造成大规模杀伤或破坏效果的武器。核武器系统由战斗部、投掷系统和指挥系统构成。从广义上讲，核武器就是指整个核武器系统；从狭义上说，核武器仅指核战斗部。
核武器是迄今人类制造的杀伤破坏力最大的武器。其杀伤破坏力是由爆炸一瞬间释放的巨大能量转化出的多种杀伤破坏因素造成的。这些杀伤破坏因素有两类：第一类作用时间仅为几十秒，称为瞬时杀伤因素，包括光辐射、冲击波、早期核辐射、核电磁脉冲；第二类作用可持续几天甚至更久，主要指爆炸产物的放射性沾染。
现在核武器共发展了三代，分别是原子弹、氢弹和中子弹。按作战使用范围，可分为战略核武器和战术核武器两大类，按配用的武器，可分为核弹头导弹、核炸弹、核炮弹、核地雷、核水雷、核鱼雷和核深水炸弹等。
世界上最早研制核武器的国家是德国。
1938年12月，德国科学家哈恩和斯特拉斯曼花了6年时间，发现了铀裂变现象，并且掌握了分裂原子核的基本方法。1939年4月，哈塔克向陆军工兵署写信，指出：“首先用上它的国家将取得对别国的压倒性优势。”德国于当月30日召开了由6位原子科学家参加的“铀设备”会议，并在柏林成立了一个“德国铀协会”。
1940年初，由物理学家魏茨泽克、海森堡、布雷格和施罗德等制订了德国核研究计划，代号为“U工程”。执行这一计划的领导机构是“帝国研究委员会”。他们很快便设计并建造出了第一座用于试验的核反应堆。当时德国已占领了捷克斯洛伐克，并获得了普日布拉姆和雅希莫夫沥青铀矿；德国地质学家在本国东部地区也发现了铀矿；同时德国还在挪威南部建造了一座世界上最大的重水生产工厂，从而使核武器研制的基本原料问题得到了解决。1942年，海森堡和德佩尔运用一个球形装置使反应堆建设成功，打开了制造原子弹的大门。
当时布雷格认定最理想的中子减速剂的普拉尼亚工厂生产出的炭片一直含有二硫化铁、钙和硫等杂质，使布雷格的研究所试验遭到了失败。他经过无数次的试验找到了“重水”当减速剂，但制造原子弹的日期即被大大推迟了。
在此期间，英国和美国已经确认德国正在试验和制造这种威力巨大得令人无法想象的武器，因此同盟国不断派出飞机对德国的试验基地进行轰炸，主要目标之一就是德国的核试验场所，又不惜代价地破坏了德国生产“重水”的工厂，使得德国人不得不把挪威“重水”工厂的设备和1100多千克重水运往德国本土。英国1944年2月20日派出一个特别行动小组，将运载设备和“重水”
的“海德”号轮船炸沉于波罗的海，延缓了德国研制生产原子弹的进程。直到第二次世界大战结束时，德国人也没能制造出一颗原子弹。
冷战刚结束，白俄罗斯、乌克兰、哈萨克斯坦、南非等一批国家都主动放弃现有核武器及核武器发展计划，成为无核国家。一些没有核武器的国家千方百地计谋求核武器，成为“核门槛”国家。印度、巴基斯坦进行了核爆炸试验。以色列和日本虽未公开进行核爆试验，但以色列是公认的具有核武器的国家，而日本则完全具备生产核武器的技术条件。目前得到国际社会认可的有核国家是美国、俄罗斯、英国、法国和中国。
第一次核爆炸试验
目前，世界上公认的最早的核爆炸实验是1945年的美国在新墨西哥州阿拉莫戈多的“三一”试验场内30米高的铁塔上进行的核试验，当时的一个目击者这样描述核爆炸时的情景：一道仿佛是从地球深处出现的光亮，人世间从没有这样的光亮，好像是一千个太阳聚集的光亮！这是一次震古烁今的日出，只看见硕大无比的暗紫色烟柱一秒钟之内就升腾到2500米高空，并且继续上升，耀眼的光亮照亮了天空和大地，直径几乎有1500米的巨大火球一边翻滚上升，一边从暗紫变成了橘黄，同时球体急剧扩展，仿佛一种被束缚了亿万年的自然力被突然释放出来！巨大的烟云随着火球升腾而起，起先是柱状，随即变为蘑菇状。在这短暂而漫长的时间里，天地之间听不到一点声音，突然，在寂静中爆发出巨响，如几千枚重磅炸弹同时爆炸，震耳欲聋的轰鸣响彻原野，大地在颤抖！爆炸中心的铁塔无影无踪，已被高温在瞬间蒸发！半径700米范围内，沙地被强大的冲击波冲压成晶莹坚硬的盘子，所有的沙子都被瞬间的高温高压熔成玻璃状物质！半径1600米范围内，所有的生物都荡然无存！连160千米之外都可以听到爆炸的巨响；200千米之遥的城镇也有玻璃窗被震碎！整个美国西南部都感到了爆炸的震感！美国编织了阿拉莫戈多基地弹药库爆炸的谎言来掩盖甚至连300千米之外也能感觉到的巨大爆炸。
但德国一名历史学家却认为，希特勒手下的科学家曾经进行过核试验，并在“二战”结束前已经接近部署所谓的“神奇武器”。
“二战”后的大部分学者都倾向于认为，希特勒从来没有接近拥有核武器，因为没有任何这方面的证据。但德国历史学家赖纳·卡尔施在其所着《希特勒的炸弹》中却说，在1944年和1945年进行的两次核试验中，有数以百计的战犯被杀死。希特勒也因此觉得对战争稳操胜券。不过，与美国1945年在日本广岛和长崎投下的两枚原子弹相比，德国试验的核弹威力要小得多。卡尔施的证据是，德国物理学家早在1941年就完成了一份钚弹设计图，德国后来在柏林郊外一个村庄建造了一个核反应堆，并从这个核反应堆中获取了足够的核材料，制造了几枚核弹。它们的核心部分是核装置，外围包裹着数吨常规炸药。从爆炸原理看，这些可能称不上真正的原子弹，只能算是“脏弹”。不过，这样的设计已经足以把常规炸药的威力扩大数千倍。
卡尔施认为，直到二战结束前，希特勒似乎一直希望用这些“杀手锏”来击退苏联红军。在1944~1945年间，希特勒曾多次提到德军的“神奇武器”。
1945年3月初，苏联红军已经推进到距离柏林仅60多千米的地方，党卫军头子海因里希·希姆莱却还相当乐观，他当时刚刚接到图林根州核试验的报告。“我们还没有使用我们的神奇武器，”他当时对他的私人医生说，“只要一两次打击，纽约和伦敦就会消失。”卡尔施研究的依据主要是在德国东部、英国、美国和俄罗斯发现的一些档案。二战期间，苏联军事情报人员曾渗透进入纳粹党卫军中负责监督核试验的部门。卡尔施还从核试验地点——波罗的海的吕根岛和德国中部的图林根州采集了土壤样本。
另外，卡尔施从居住在奥尔德鲁夫集中营附近的一些老人的回忆中也发现了纳粹核试验的迹象。“(1945年3月3日)晚上9时，我站在窗边。突然出现一道细长的光柱。它是如此明亮，以至于我可以看清报纸。”克莱尔·维尔纳回忆说，“光柱从顶部向外膨胀，看起来就像一棵枝叶茂盛的大树。第二天，以及此后的日子里，我们都感到非常疲倦。”当地人纷纷出现流鼻血、剧烈头痛和恶心等症状。另一名目击者说，他的建筑公司被命令焚烧大批战俘尸体。“成堆的尸体在等待焚烧，显然都是战俘。他们没有头发，一些人皮肤上有水泡、赤身裸体还缺胳膊断腿。”他说。烧完尸体后，所有人都被要求把自己的衣服脱下一起烧毁。
研究纳粹核发展史的国际知名专家、美国历史学家沃克在接受德新社采访时说：“我认为卡尔施的证据很有说服力。”沃克说，他认为希特勒的核爆炸装置并不像美国投掷在广岛和长崎的原子弹的那样具有非常大的杀伤力。
他说，在希特勒的陆军部里只有一个很小的科学家小组秘密进行核弹的研发和核试验。德国科学家可能进行了类似于“脏弹”的实验。“脏弹”只有很少的核物质，但装填了大量的炸药。这种“脏弹”只能用于前线作战以击退敌军的进攻。沃克还表示，卡尔施的发现为研究希特勒寻求“神奇武器”的努力“开辟了新的章节”。
第一个拥有核武器的国家
美国是第一个拥有核武器的国家，第一个拥有原子弹、氢弹、三相弹和中子弹的国家，第一个把核武器用于实战的国家，并且在日本广岛和长崎投下的原子弹是至今用于实战的核武器中仅有的两颗。
早在1945年夏，美国就成立了负责选择原子弹打击目标的委员会，确定打击目标应是具有重要军事目标或军工生产的城市，面积应在7.5平方千米以上，以便有效地展现冲击波的摧毁威力，并在8月以前不遭到大规模的轰炸。为此陆军航空兵特别同意为原子弹轰炸而不对入选城市进行大规模轰炸。
7月23日，目标委员会正式提出原子弹攻击顺序：广岛、小仓、新漓和长崎。7月29日，美军“印第安纳波利斯”号重巡洋舰从旧金山驶抵提尼安岛，运来了原子弹的核心部分——装在金属密封筒里的铀235，原子弹其他部件则由飞机运来。7月30日，斯帕茨上将根据侦察报告，广岛是四个目标(广岛、小仓、新漓和长崎)中唯一没有战俘的城市，美军随即将广岛列为首选目标。8月2日，第20航空队下达作战指令，确定8月6日向日本实施原子弹轰炸，计划出动7架B-29，其中长机装载原子弹，蒂贝茨亲自担任机长，2号机代号“伟大艺人”由斯韦尼少校任机长，装载测量仪器，由核物理学家哈罗德·阿格纽负责测量爆炸当量；3号机装载照相器材由马夸特上尉驾驶，由物理学家拉里·约翰斯顿博士用16毫米彩色胶卷负责拍摄；其他3架为气象飞机，另一架为预备机，部署在硫黄岛。
8月6日，代号为“第十三号特别轰炸任务”的原子弹轰炸行动正式开始。
8时14分17秒，“埃诺拉·盖伊”号炸弹舱猛然打开，“小男孩”尾部朝下掉了下去，在空中翻了个身，弹头朝下直向广岛落去！“小男孩”原子弹在相生桥以东约100米的外科医院上空580米爆炸，爆炸地点在广岛市中心偏西北处，爆炸威力相当于1.8万吨TNT炸药，顷刻间产生了30万益的高温，正处于爆炸中心的外科医院所有的人和设施转瞬就化为灰烬，距爆心半径一千米范围内的花岗岩都融化了，时速高达五六十千米的强烈冲击波将距爆心半径3000米范围内的所有建筑物几乎全部摧毁！距爆炸中心7000米都能感觉到空气的灼热。广岛上空的大气层因核爆炸整整翻腾了十五分钟！接着沾染着原子尘埃的水蒸气大滴大滴夹杂着爆炸中的残骸碎片落下来，形成了令人恐惧的黑雨，随后又化为黄灰色的毛毛细雨。在爆心附近，没有留下任何人或物的痕迹，只是在地面上隐约残留着如同人体外形的阴影；稍远一点的地方，遍布着烧焦的尸体，还保留着临死前的姿势；再远一点的地方，幸存者全身严重烧伤，面目全非，如果在爆炸时抬头看的人，眼睛被彻底烧毁，只有窟窿一般的眼窝，不停流淌着眼睛化成的晶状液体，惨状不堪目睹！广岛被烈焰和浓烟所笼罩，全城遍地焦土，残垣断壁满目，死尸枕藉相连。市中心约12平方千米方圆几乎被夷为平地，全市76328幢建筑物中，4.8万幢全部被毁，22178幢半毁，房屋损毁达70%。
美军确定实施第二次原子弹轰炸，行动代号为“第十六号特别轰炸任务”。8月9日11时零2分，“胖子”被投下！随即在距离地面500米的空中爆炸，长崎也遭到了与广岛同样的厄运，“胖子”的爆炸威力约为2万吨TNT，大于在广岛爆炸的“小男孩”，但由于长崎多山，地形起伏，而且原子弹是在浦上川盆地中爆炸，盆地四周的山丘遮挡了辐射和冲击波，使得长崎遭到的损失反而比地势平坦的广岛要小。有1.4万幢建筑物全毁，5000幢半毁，约占全市建筑物的36%，爆炸中心附近面积约11平方千米的地区被彻底摧毁。美军宣称当场死亡3.5万人，5000人失踪，伤4.3万人。日本方面战后统计，约有7.5万人丧生，6万受伤。
毫无疑问，原子弹对于加速日本法西斯的最后崩溃，促使其尽早投降，确实起到了一定作用。但原子弹给广岛和长崎的灾难更是巨大，但愿广岛和长崎的原子弹爆炸成为人类核爆炸的唯一实践！
第一颗氢弹爆炸
氢弹是一种比原子弹威力更大的超级弹。氢弹的研制主要来源于太阳及其他恒星能源的启示。科学家们发现，宇宙中这些星球是通过燃烧氢的两种同位素氘和氚来提供能量的，氘和氚在燃烧数亿度的高温下能够发生剧烈的聚变反应，释放出大量的能量并形成氦。要制造氢弹，必须要提供一个这样的超高温环境，原子弹的出现使氢弹成为可能。事实上，氢弹的引爆装置即是一颗小型原子弹，原子弹爆炸后产生的超高温使其中的热核材料发生聚变，从而放出巨大的能量，引起猛烈的爆炸。根据热核材料的不同，我们可将氢弹划分成“湿式”氢弹、“干式”氢弹以及脏弹。
