המונח הפופולרי "פצצת אטום" בדרך כלל עוסק בפצצות שמבצעות תהליך של ביקוע גרעיני - פירוק של גרעיני אטומים כבדים (כמו אורניום) לגרעינים קלים יותר. במקביל לעבודה על פצצות האטום הסטנדרטיות, נעשתה עבודה תיאורטית על סוג נוסף של פצצה. מחקרים של אסטרופיזיקאים כמו האנס בת'ה ופיזיקאי גרעין כמו טלר, הראו כי בטמפרטורות ולחצים גבוהים מספיק, ניתן לקיים תהליך גרעיני אשר במקום לבקע גרעינים כבדים לגרעינים קלים יותר, דווקא מתיך גרעינים קלים (כמו מימן) לגרעינים כבדים יותר (כמו הליום). תהליכים של היתוך גרעיני מתרחשים כל העת בליבת השמש, כמו גם בליבות של כוכבים רבים אחרים, היות ובאזורים אלו מתקיימים תנאי הטמפרטורות והלחצים הקיצוניים הדרושים לשפעול התהליך. היתוך גרעיני של גרעיני מימן להליום הוא תהליך אשר מפיק כמויות אדירות של אנרגיה, הגדולות בכמה סדרי גודל מהכמויות המופקות מפצצות הביקוע. לפיכך, פצצה גרעינית מבוססת מימן מהווה שדרוג משמעותי יחסית לפצצות הביקוע של אורניום ופלוטוניום.
פצצת המימן מורכבת מפצצת ביקוע (רגילה), אשר תפקידה הוא לחמם וללחוץ (בלחץ אדיר) קליפה של ליתיום, דאוטריום וטריטיום , אשר בתורם יבצעו היתוך של מימן לקבלת "הליום ארבע". דאוטריום וטריטיום הינם איזוטופים של היסוד מימן. מימן הוא היסוד "הפשוט" ביותר - גרעינו מורכב מפרוטון אחד. דאוטריום מורכב מפרוטון וניטרון ואינו רדיואקטיבי. טריטיום מורכב מפרוטון ושני ניטרונים והוא רדיואקטיבי. באופן תיאורטי, פצצת מימן והליך ההיתוך אינם משאירים אחריהם את אותה כמות תוצרי לוואי רדיואקטיבים שכולנו מכירים לגבי פצצות ביקוע, אך מכיוון שהתהליך דורש פצצת ביקוע קטנה כדי להתחיל - הפצצה יוצרת סכנות גם לאורך זמן רב לאחר הפיצוץ, באופן דומה.
למרות שתאורטית, פצצה זו הייתה עם פוטנציאל עוצמתי הרבה יותר, היא גם הייתה מסובכת פי כמה וכמה לייצור מפצצת הביקוע ולכן, רק לאחר סיומה של מלחמת העולם השנייה, החלו לפתח את פצצה זו. הניסוי הראשון של פצצת מימן בתצורתה המלאה בוצע ע"י האמריקאים בראשון לנובמבר, 1952, אולם הניסוי הזכור יותר הינו הניסוי שהתרחש בראשון למרץ, 1954. כמובן שהסובייטים לא איחרו לפתח פצצת היתוך משלהם, ובשניים עשר לאוגוסט, 1953, פצצת מימן סובייטית אמיתית נוסתה לראשונה. מעניין לדעת שהסובייטים היו אלה שבנו את פצצת המימן החזקה ביותר (ולמעשה את הנשק החזק ביותר שאיי פעם נבנה על ידי המין האנושי), הלוא היא הצאר בומבה (בעברית: פצצת הצאר). לפצצה זו הייתה עוצמה של לא פחות מ-50 מגהטון (50 מיליון טונות) של TNT, והם אף פוצצו אותה בשלושים לאוקטובר, 1961.
על פצצות אטום, תהליכים גרעיניים והמהפכה שאלו חוללו במאה ה-20 כתבנו סדרה בת 5 פוסטים בשם "כוחו של הגרעין". אתם מוזמנים להיכנס לקישורים הבאים, להרחיב ידע ולהנות:
חלק 1: כשהאטום נבקע לראשונה.
חלק 2: קטן אך עוצמתי.
חלק 3: "נעשיתי המוות, מחריב העולמות".
חלק 4: העידן הגרעיני.
חלק 5: על אסונות גרעיניים, ישראל ואיראן
דוידסון און-ליין גם כתבו על כך רשומה מצויינת ומורחבת, כאן.