Armas nucleares, dispositivos explosivos utilizados con fines bélicos que liberan energía nuclear a gran escala. La primera bomba atómica (o bomba A) fue probada el 16 de julio de 1945 cerca de Alamogordo (Nuevo México). Se trataba de un explosivo completamente nuevo. Hasta ese momento todos obtenían su potencia de la descomposición o combustión rápida de algún compuesto químico. Las reacciones químicas de este tipo sólo liberan la energía de los electrones más externos del átomo.

En cambio, los explosivos nucleares ponen en juego la energía contenida en el núcleo del átomo. La bomba A obtenía su potencia de la ruptura o fisión de los núcleos atómicos de varios kilos de plutonio. Una esfera del tamaño de una pelota de béisbol produjo una explosión equivalente a 20.000 toneladas de trinitrotolueno (TNT).

La bomba A se desarrolló, construyó y probó en el marco del Proyecto Manhattan. Se trataba de una extraordinaria empresa estadounidense iniciada en 1942 durante la II Guerra Mundial. En ella participaron muchos científicos eminentes, como los físicos Enrico Fermi, Richard Phillips Feynman y Edward Teller, y el químico Harold Clayton Urey. El director militar era el ingeniero Leslie Groves, comandante general del Ejército de Estados Unidos. El director científico del proyecto, localizado en el Laboratorio Nacional Los Álamos, fue el físico estadounidense Julius Robert Oppenheimer.

Terminada la guerra, la Comisión para la Energía Atómica de Estados Unidos se responsabilizó de todas las cuestiones nucleares, incluida la investigación armamentística. Se construyeron otro tipo de bombas que obtenían la energía de elementos más ligeros como el hidrógeno. En ellas la reacción que proporciona la energía es la fusión. Durante este proceso los núcleos de los isótopos de hidrógeno se combinan y forman un núcleo, más pesado, de helio (ver más adelante Armas termonucleares o de fusión). La investigación en este campo dio como resultado la producción de bombas cuya potencia oscila de una fracción de kilotón (equivalente a 1.000 toneladas de TNT) hasta muchos megatones (equivalentes a un millón de toneladas de TNT). Además se ha reducido de forma drástica el tamaño físico de las bombas, con lo que han podido desarrollarse bombas nucleares de artillería y pequeños misiles que pueden ser disparados desde lanzadores portátiles en pleno campo de batalla. Aunque en un principio se pretendía que las bombas atómicas fuesen armas estratégicas transportadas por grandes bombarderos, en la actualidad las armas nucleares pueden utilizarse para diversos fines, tanto estratégicos como tácticos. No sólo se pueden lanzar desde diferentes tipos de avión, sino en cohetes o misiles teledirigidos con cabeza nuclear desde la tierra, el aire o bajo el agua. Los cohetes grandes pueden transportar varias cabezas con diferentes objetivos. La investigación en armas nucleares prosigue en la actualidad en Los Álamos y en el Laboratorio Lawrence Livermore (California), en Estados Unidos, y en Aldermaston, en Gran Bretaña.

En 1905 Albert Einstein publicó la teoría de la relatividad. De acuerdo con ella, la relación entre la masa y la energía viene dada por la ecuación E = mc². Esto significa que a una masa m dada, corresponde una cantidad de energía E, equivalente a la masa multiplicada por el cuadrado de la velocidad de la luz c. Una pequeña cantidad de materia equivale a una gran cantidad de energía. Por ejemplo: un kilogramo de materia que se convirtiese por completo en energía equivaldría a la energía liberada por la explosión de 22 megatones de TNT.

En sus experimentos, los químicos alemanes Otto Hahn y Fritz Strassmann dividieron el átomo de uranio en dos partes casi iguales bombardeándolo con neutrones. Más tarde, en 1939, la física Lise Meitner y su sobrino, Otto Robert Frisch, explicaron la reacción de la fisión nuclear, lo que posibilitó la liberación de la energía atómica.

Los efectos de las armas nucleares se estudiaron con mucho detenimiento.

Al igual que con las explosiones de armas convencionales, la mayor parte del daño causado por una explosión nuclear en los edificios y en otras estructuras proviene, de modo directo o indirecto, de los efectos de la onda expansiva. La rápida expansión de los materiales de la bomba produce un impulso de altas presiones, también llamado onda de choque, que se mueve desde la bomba en explosión hacia fuera con mucha rapidez. En el aire, esta onda de choque se llama onda expansiva, porque es equivalente a ésta y la acompañan vientos de una fuerza mucho mayor que los de un huracán. Los daños son producidos tanto por el gran exceso (o sobrepresión) de aire que antecede a la onda expansiva como por los vientos tan fuertes que siguen soplando después del paso de ésta. El alcance de los daños en tierra como consecuencia de la explosión depende de su equivalente en TNT, de la altitud a la que explotó la bomba (altura de la explosión) y de la distancia de la estructura hasta el punto cero (es decir, el punto situado justo bajo la explosión de la bomba en vertical). En el caso de las bombas A que explotaron sobre Japón, la altura de la explosión fue de unos 550 metros, ya que se calculó que esta altura produciría un área de destrucción máxima. Si el equivalente en TNT hubiera sido mayor, se habría escogido también una mayor altitud de explosión.

Si se elige una altura de explosión que maximice el área afectada, una bomba de 10 kilotones provocará daños graves en las casas con estructura de madera (muy comunes en Estados Unidos) a una distancia de más de 1,6 kilómetros del punto cero y provocará daños moderados hasta los 2,4 kilómetros (una casa con graves daños ya no se puede reparar). El radio de devastación se incrementa con la potencia de la bomba, de modo proporcional a su raíz cúbica. Por tanto, si una bomba de 10 megatones (1.000 veces más poderosa que una de 10 kilotones) explota a una altura óptima, las distancias se incrementarán por un factor diez: 16 kilómetros de radio para los daños graves y 24 kilómetros para los daños moderados.

Las altísimas temperaturas que se alcanzan en una explosión nuclear provienen de la formación de una masa de gas incandescente muy caliente que se llama bola de fuego. Por una bomba de 10 kilotones detonada en el aire, la bola de fuego alcanzaría un diámetro de 300 metros y la de una bomba de 10 megatones sería de 4,8 kilómetros. La bola de fuego emite un fogonazo de radiación térmica (es decir, calor), que se extiende sobre una gran área pero con una intensidad cada vez más débil. La cantidad de energía térmica recibida a cierta distancia de la explosión nuclear depende de la potencia de la bomba y de las condiciones de la atmósfera. Si hay poca visibilidad o la bomba explota sobre las nubes, la efectividad de la onda térmica disminuye. La radiación térmica provoca quemaduras en la piel que no está protegida. Una explosión de 10 kilotones en el aire puede producir quemaduras de gravedad moderada (de segundo grado y que requieren atención médica) a 2,4 kilómetros del punto cero. Para una bomba de 10 megatones la distancia se eleva a más de 32 kilómetros. También se producirían quemaduras menos graves de la piel expuesta mucho más lejos. La mayor parte de la ropa ordinaria protege de la radiación térmica, al igual que casi cualquier objeto opaco. Las quemaduras provocadas por el fogonazo térmico sólo se producen si la piel está expuesta de forma directa, o la ropa es demasiado ligera para absorber la radiación térmica.

La radiación térmica puede provocar incendios en materiales inflamables secos, como por ejemplo el papel o algunos tejidos. Estos incendios pueden propagarse si hay condiciones apropiadas. La experiencia de las bombas A detonadas sobre Japón indica que muchos incendios, en especial los de las zonas cercanas al punto cero, se iniciaron por causas secundarias como cortocircuitos, conductos de gas rotos y hornos y calderas industriales volcados. La onda expansiva produjo escombros que ayudaron a mantener los incendios y que dificultaron el acceso de los servicios de bomberos. Por tanto, gran parte de los daños provocados por el fuego en Japón fueron efectos secundarios de la onda expansiva.

Bajo ciertas condiciones, como las que se dieron en Hiroshima pero no en Nagasaki, muchos fuegos dispersos se pueden combinar y producir una tormenta de fuego, como las que acompañan a algunos grandes incendios forestales. El calor del fuego provoca una fuerte corriente ascendente, que a su vez provoca vientos fuertes, dirigidos hacia la zona que está ardiendo. Estos vientos avivan las llamas y convierten la zona en un holocausto en el que se destruye cualquier cosa inflamable. Sin embargo, como el viento lleva las llamas hacia el interior, se puede limitar la zona en que se propague un fuego.

Aparte de la onda térmica y expansiva, las bombas nucleares tienen un efecto característico. Liberan radiación penetrante que es diferente por completo de la radiación térmica, es decir, del calor (véase Radiactividad). Cuando es absorbida por el cuerpo, la radiación nuclear puede provocar graves daños. Si la explosión ocurre a gran altitud, el radio en que se producen estos daños es menor que el de los daños por incendios y por la onda expansiva o que el de las quemaduras por radiación térmica. Sin embargo, en Japón, debido a la radiación murieron más tarde muchas personas que estaban protegidas de la onda expansiva y de las quemaduras.

Existen dos categorías de radiación nuclear provocadas por una explosión: la radiación instantánea y la radiación residual. La radiación instantánea se compone de un fogonazo de neutrones y rayos gamma que se propagan por una zona de varios kilómetros cuadrados. Los efectos de los rayos gamma son idénticos que los de los rayos X. Tanto los neutrones como los rayos gamma pueden atravesar la materia sólida, por lo que para protegerse hacen falta materiales de gran espesor.

La radiación residual conocida como lluvia radiactiva puede ser un peligro en grandes zonas que no sufran ninguno de los otros efectos de la explosión. Las bombas que obtienen su energía de la fisión del uranio 238 o del plutonio 239 producen dos núcleos radiactivos por cada núcleo fisil que se divide. Estos productos de la fisión producen una radiactividad permanente en los restos de la bomba, ya que la vida media de estos átomos se puede medir por días, meses o años.

Se conocen dos tipos de lluvia radiactiva, la inicial y la tardía. Si la explosión nuclear se produce cerca de la superficie, la tierra o el agua se levantan formando una nube en forma de hongo. Además el agua y la tierra se contaminan al mezclarse con los restos de la bomba. El material contaminado empieza a depositarse a los pocos minutos y puede seguir haciéndolo durante 24 horas, cubriendo una zona de varios miles de kilómetros cuadrados, en la dirección en que el viento lo lleve. Se llama lluvia radiactiva inicial y supone un peligro inmediato para los seres humanos. Si una bomba nuclear explota a gran altitud, los residuos radiactivos se elevan a gran altura junto con la nube en forma de hongo y cubren una zona aún más extensa.

La experiencia de la lluvia radiactiva en el hombre ha sido mínima. El caso más importante es el de la exposición accidental de isleños y pescadores en la explosión de 15 megatones del 1 de marzo de 1954. La lluvia radiactiva ha afectado a los seres humanos en diversas ocasiones: las secuelas de los experimentos nucleares estadounidenses en Bikini (Micronesia, 1946) y de las bombas nucleares de Hiroshima y Nagasaki en 1945 todavía se manifiestan en la población que sufrió sus efectos y en sus descendientes. El 26 de abril de 1986 estalló el reactor de la central nuclear ucraniana de Chernóbil, y emitió radiación durante 10 días. En el plazo de cinco años el cáncer y la leucemia aumentaron en la zona un 50%. No es posible calcular o predecir las generaciones futuras que todavía se verán sometidas a las consecuencias de los accidentes o explosiones nucleares. Las propiedades de la radiactividad y las inmensas zonas que pueden contaminarse convierten a la lluvia radiactiva en lo que, potencialmente, pudiera ser el efecto más letal de las armas nucleares.

Aparte de los daños por la onda expansiva y por la radiación, una guerra nuclear a gran escala entre naciones tendría casi con certeza un efecto catastrófico sobre el clima mundial. Esta posibilidad, que se planteó en un artículo publicado por un grupo internacional de científicos en diciembre de 1983, se conoce como la teoría del “invierno nuclear”. Según estos científicos, la explosión de menos de la mitad del total de las cabezas nucleares de Estados Unidos y Rusia enviaría a la atmósfera enormes cantidades de polvo y humo. Esta cantidad sería suficiente para ocultar al Sol durante varios meses, sobre todo en el hemisferio norte, lo que acabaría con las plantas y provocaría un clima de temperaturas bajo cero hasta que se dispersase ese polvo. La capa de ozono también se vería afectada, lo que agravaría los daños como consecuencia de la radiación ultravioleta solar. Si esta situación se prolongase, significaría el fin de la humanidad. Desde entonces, la teoría del invierno nuclear ha estado permanentemente envuelta en polémica. En 1985 el Departamento de Defensa de Estados Unidos reconoció su validez, pero afirmó que no afectaría a la política de defensa.

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