1961. Κρυμμένο βαθιά στα δάση της κεντρικής Σοβιετικής Ρωσίας υπάρχει ένα μέρος που δεν εμφανίζεται σε κανέναν χάρτη: μια πόλη με το όνομα Αρζαμάς-16. Εκεί, μια κλειστή κοινότητα αφοσιωμένων επιστημόνων, τεχνικών και μηχανικών κατασκευάζει την πιο ισχυρή πυρηνική συσκευή που γνώρισε ποτέ ο κόσμος -τρεις χιλιάδες φορές πιο καταστροφική από τη βόμβα της Χιροσίμα.

Δέκα ημέρες πριν από την προγραμματισμένη πυρηνική δοκιμή, ο νεαρός φυσικός Φ. Πετρόφ βρίσκεται νεκρός. Στο πτώμα του ανιχνεύεται ραδιενεργό δηλητήριο σε ποσότητα ικανή να σκοτώσει χιλιάδες ανθρώπους.

Οι Αρχές του Αρζαμάς επιμένουν ότι ήταν αυτοκτονία, αλλά στη Μόσχα τα αφεντικά του ταγματάρχη της Κα Γκε Μπε Αλεξάντερ Βάσιν έχουν αναστατωθεί με τα όσα συμβαίνουν σ αυτό το παράξενο, απομονωμένο μέρος. Ερευνώντας την υπόθεση Πετρόφ, ο Βάσιν θα αναμετρηθεί με μερικά από τα πιο λαμπρά μυαλά της Σοβιετικής Ένωσης -εκκεντρικούς, πατριώτες και αντιφρονούντες- που, επειδή η δουλειά τους θεωρείται ζωτικής εθνικής σημασίας, τους έχει παραχωρηθεί η ελευθερία να σκέφτονται, να ενεργούν και να ζουν όπως θέλουν. Στο Αρζαμάς όμως τίποτα δεν παρεμβαίνει στο πρόγραμμα. Ούτε καν ο φόνος...

Η ενδελεχής έρευνα του συγγραφέα, η πανέξυπνη πλοκή και η εξαιρετική αφήγηση κάνουν τον Μαύρο Ήλιο ένα καταιγιστικό θρίλερ που διαδραματίζεται στον πυρήνα της Σοβιετικής υπερδύναμης.