【1945年7月16日，美國首爆原子彈，圖片拍攝於核爆後0.025秒，火球和衝擊波急劇擴大】
1945年7月，正在參加波茨坦會議的美國總統杜魯門接到消息：曼哈頓計劃的科學家在新墨西哥州沙漠的偏遠角落，成功引爆了世界上第一枚核彈！此次試驗代號“三位一體”，核爆當量為2萬噸TNT，標誌著世界從此進入“核時代”。
7月24日，杜魯門與斯大林、丘吉爾“三巨頭”聚在一起，討論如何結束二戰、如何建立戰後秩序。“三位一體”試驗的成功，讓杜魯門有了新的選擇：是否立即使用世界上首個超大規模的殺傷性武器，收拾拒不投降的日本？
美國總統哈里·杜魯門
會上，杜魯門闡述了他們剛剛試驗成功的核武器，但沒有向斯大林提及“原子”或“核武器”等詞語，因為原子彈在當時完全是個新事物，美國所有的核試驗也是在絕密環境下進行，杜魯門擔心斯大林聽不懂啥意思。
其實，杜魯門自己知道原子彈這個詞也僅僅是在三個月前，即1945年4月羅斯福逝世時，他接任總統後，才詳細知曉了美國在秘密發展原子武器的計劃。而蘇聯情報部門早在1941年9月已在收集美國這一項目的情報，但斯大林對這種武器沒有引起足夠重視。此時聽了杜魯門在波茨坦會議上一番言論，斯大林開始意識到問題的嚴重性：美國有了超級武器，蘇聯沒有！
原子彈“小男孩”
原子彈“胖子”
1945年8月6日，波茨坦會議結束後幾天，美國轟炸機在日本廣島投下了“小男孩”原子彈。這枚超級炸彈的毀滅性威力，居然沒有讓日本立即無條件投降。8月9日，美軍只好又在長崎投下了原子彈“胖子”。他們預計這兩枚核彈總共殺死30多萬日本人，還不包括因輻射等因素造成的病亡。
長崎再遭原子彈打擊，日本人炸蒙了：美國還有多少這樣的核彈？這樣下去豈不滅種了？其實美國只有這2枚，但他們宣稱擁有的核彈不可計數。日本人搞不清楚美國的底數，卻也不敢再硬扛下去。1945年8月15日，裕仁天皇通過無線電宣佈日本無條件投降，第二次世界大戰結束。
在雅爾塔會議中，蘇聯與西方同盟國之間的鴻溝已很明顯，特別是在東歐問題上各有主張。杜魯門的一些幕僚成員贊成與蘇聯合作，認為這是避免核軍備競賽的唯一途徑。但喬治凱南在1946年初的“長電報”中，闡述了其反對與蘇聯合作的觀點，激發了“杜魯門主義”，主張對蘇聯勢力進行全面“遏制”。
1946年底，在聯合國原子能委員會第一次會議期間，美國提出了“巴魯克計劃”，該計劃要求蘇聯人公佈其原子能計劃的細節，包括向國際核查官開放核設施。這對蘇聯來說顯然不可能接受，斯大林豈能同意讓美國人來看自己的核試驗？
1949年8月29日，蘇聯第一顆原子彈試爆成功，距美國首枚核彈試爆僅4年
1949年8月29日，蘇聯第一顆原子彈在塞米巴拉金斯克核試驗場爆炸成功，打破了美國的核壟斷。1953年8月12日，又試爆了首枚氫彈RDS-6，威力高達40萬噸，是廣島原子彈的20倍。
蘇聯“核彈之王”試爆
1961年10月30日，蘇聯在新地島成功試爆5000萬噸級的“核彈之王”。這枚超級氫彈取名“伊萬”，重達26噸。試驗前，蘇聯還提前公佈了這枚核彈的威力，意圖震懾美國乃至整個世界。
這枚核彈在4500米的天空引爆，瞬間溫度達1000萬度，翻滾火球和升騰的蘑菇雲高達80公里，試驗場所有建築瞬間灰飛煙滅。試驗場電告莫斯科：“赫魯曉夫同志，新地島試驗順利完成，完成了祖國的任務！”赫魯曉夫回電祝賀，強調“世界仍不太平，‘核試驗馬拉松’沒有結束”，“雖然1億噸級核試驗不必再提，但稍小的試驗非不能減少，反而還得增加，可以一日兩試”。
【1962年6月6日，美國在內華達試驗場以地下試驗的方式試爆了一枚10萬噸當量的核彈，炸出“賽丹”彈坑】
兩個超級大國瘋狂進行核武器競賽，到1962年達到巔峰。這一年，美國進一共進行了96次核試驗，蘇聯則44次，其中10次威力巨大。最終，兩國核武達到均衡，再競賽下去都受不了，只好冷靜下來談判，於1963年簽署禁核條約。
自上世紀90年代開始，全球限核呼聲越來越強烈，全面禁核條約對世界核試驗作了約束，此後的核試驗大大減少。
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