Kan een atoombom de atmosfeer doen ontbranden?

Al vroeg in het Manhattan Project realiseerden de betrokken onderzoekers zich, althans in theorie, dat er een mogelijkheid bestond om een ​​kettingreactie in de atomen van de atmosfeer van de aarde teweeg te brengen door een atoombom tot ontploffing te brengen. Met voldoende energie kunnen de stikstofatomen in de lucht met elkaar versmelten. Dit proces kan ongecontroleerd doorgaan totdat de hele atmosfeer opbrandt, waarbij enorme hoeveelheden energie vrijkomen. Dit resultaat was interessant genoeg om het nader te bekijken.

De betrokken onderzoekers (waaronder Edward Teller, die later een sleutelrol speelde bij de bouw van de eerste waterstofbom) onderzochten in hun werk hoeveel energie vrijkomt bij de fusie van stikstofatomen en hoeveel energie daarbij verloren gaat. De verhouding tussen de twee grootheden is de “veiligheidsfactor”, Θ, die wordt weergegeven in de bovenstaande formule. De energie die vrijkomt bij stikstoffusie hangt onder meer af van de dichtheid van de stikstofatomen in de lucht, maar ook van de waarschijnlijkheid dat twee van deze atomen met elkaar interageren. Deze parameter was toen nog niet bekend, dus werd uitgegaan van het worstcasescenario, namelijk dat alle atomen altijd samensmelten als ze elkaar ontmoeten.

Er gaat echter ook energie verloren tijdens het proces, voornamelijk als gevolg van remstraling. Bij de hoge temperaturen die optreden tijdens de explosie van de atoombom scheiden elektronen zich af van de stikstofkern. Bij de interactie tussen negatief geladen elektronen en de positief geladen atoomkern komt elektromagnetische straling vrij. De verhouding tussen de twee grootheden geeft de veiligheidsfactor aan. Hoe dominanter het energieverlies. Zolang de veiligheidsfactor groter is dan 1 kan er geen sprake zijn van een kettingreactie.