Enne esimest tuumakatsetust analüüsiti võimalust, et plahvatuskeskmes väga kõrgele tõusev temperatuur võiks panna vesiniku aatomid (näiteks vees) ühinema heeliumiks (ptk Tuumareaktsioon), mis käivitaks nn superpommi ehk vesinikupommi. Arvutused näitasid, et seda ei juhtu. Lisaks kõrgele temperatuurile vajab „Päikese süütamine Maal” ka kõrget rõhku. Vesinikupommi väljatöötamine osutus väga mahukaks füüsikateooria ja matemaatika probleemiks, mille lahendamisele aitas palju kaasa esimeste elektrooniliste arvutite, ENIAC ja MANIAC kasutamine. Teise maailmasõja järgne võidurelvastumine viiski kergete tuumade sünteesil põhineva termotuumarelva väljatöötamiseni 1950-ndate keskel. Tavalist vesinikku või vesinikku vee molekulides ei saa maapealsetes tingimustes niimoodi ühinema panna, nagu see toimub tähtedes. Termotuumapommi lõhkeaineks on vesinik-2, deuteerium. Deuteeriumi tuumas on üks prooton ja üks neutron, massiarv kaks. Loodusliku vesiniku hulgas on deuteeriumi 0,01%. Siiski on puhta deuteeriumi või selle ühendite eraldamine mõnevõrra lihtsam, kui oli uraani isotoopide eraldamine, ja vastavaid tehaseid ehitati juba alates 1930-ndatest mitmel pool maailmas.

Kuigi veeldatud deuteeriumi plahvatamapanek tavalise aatompommi toimel osutus võimalikuks (esimene katsetus 1953), polnud reaalne sellist pommi sõjaliselt kasutatavaks, st kohaletoimetatavaks teha. Hiljem katsetatud väiksemates ja kergemates seadmetes kasutati liitiumi ja raske vesiniku ühendit, liitiumdeuteriidi. Sütikuna kasutati kaheastmelist plutooniumpommi. Plahvatuses vabanenud neutronid tabavad liitiumi tuumi, tekib palju triitiumi (vesinik-3, üliraske vesinik). Triitiumi ja deuteeriumi ühinemise saaduseks on heelium-4 tuumad ja neutronid, vabaneb väga palju energiat.