Mandag 30. oktober 1961 ble det største kjernefysiske våpenet noensinne detonert i Novaya Semlja, kun 900 km fra norskekysten ved Vardø i Finnmark. «Tsar Bomba» hadde en sprengkraft på cirka 50 megatonn TNT. Opprinnelig var bomben designet for en sprengkraft på hele 100 megatonn, men fordi sovjetrusserne ville begrense mengden radioaktivt nedfall og i tillegg var usikre på et eventuelt skadeomfang blant de som skulle iverksette prøvesprengningen, ble bomben halvert.

Tsar-bomben, som veide 27 tonn og var åtte meter lang, var upraktisk som militærvåpen, ettersom vekten og størrelsen gjorde at den ikke kunne leveres via et ballistisk missil. Derfor ble bomben aldri utplassert, forble en engangsdemonstrasjon av sovjetrussisk overlegenhet og ble sett på som et propagandavåpen i den kalde krigen. Andrej Sakharov, den ledende sovjetiske forskeren bak bomben, ble senere en dissident og en høytuttalende ikke-spredningsaktivist.

Verdens kraftigste prøvesprengning 
Bomben ble sluppet fra luften for å illustrere dens leveringsdyktighet. Eksplosjonen produserte omkring 57.000 kilotonn energi, og soppskyen nådde en høyde på over 60 kilometer over bakken. Til sammenligning utløste bombene over Hiroshima og Nagasaki under andre verdenskrig henholdsvis 15 og 21 kilotonn energi. Selv om Tsar-bomben ble detonert fire kilometer over bakken, ble en seismisk sjokkbølge tilsvarende et jordskjelv på over 5,0 på Richter-skalaen, registrert på målestasjoner rundt om i hele verden. 

Nivået på det radioaktive nedfallet, som også ble målt over deler av Skandinavia, var likevel relativt lavt i forhold til størrelsen på bomben. Sjokkbølgen fra eksplosjonen var synlig og påvirket vegetasjonen og bygninger innen en radius på omtrent 1.000 kilometer, og ble sett av folk langt inne på norsk jord.

 

Termonukleært våpen 
Tsar-bomben var en hydrogenbombe, også kjent som et termonukleært våpen, som ble detonert fra luften. En hydrogenbombe eksploderer som følge av den intense energien som frigjøres ved kjernefysisk fusjon. Termonukleære våpen benytter også sekundær fusjon, som gjør at eksplosjonen blir mye kraftigere. I tillegg til uranium og plutonium, behøver hydrogenbomber ytterligere isotoper av hydrogen, kalt deuterium and tritium. Der en hydrogenbombe kan ha høyere destruktiv sprengkraft enn atombomber, har de minst like mye radioaktivt nedfall.

Prøvestansavtalen får internasjonal støtte 
Etter å ha detonert Tsar-bomben, fortsatte Sovjetunionen med sine prøvesprengninger det neste året. Høsten 1962 hadde sovjetrusserne notert seg for 79 prøvesprengninger av kjernevåpen. Innsatsen for å forby slik prøvesprengning skjøt fart internasjonalt, og ble forsterket av Cuba-krisen samme år. I 1963 signerte USA, Storbritannia og Sovjetunionen PTBT, «Partial Test Ban Treaty», som forbød prøvesprengninger både i atmosfæren, utenfor atmosfæren og under vann. Fra 1963 ble det derfor utelukkende gjennomført underjordiske prøvesprengninger. 

Sovjetunionen gjennomførte sin siste prøvesprengning i 1990, og USA fulgte etter i 1992. Fire år senere ble CTBT, «Comprehensive Nuclear-Test-Ban Treaty», vedtatt. Russland signerte prøvestansavtalen den 24 september 1996, samme dag den ble åpnet for signaturer og ratifiserte den 30. juni 2000, etter totalt 715 prøvesprengninger. Russland er dermed en av få stater med kjernefysisk arsenal som har ratifisert traktaten.