Bomba de hidrogénio
Arma termonuclear, arma de fusão ou bomba de hidrogénio (português europeu) ou hidrogênio (português brasileiro) (bomba-H) é uma arma nuclear de segunda geração, que utiliza fusão nuclear. Como as armas mais destrutivas já criadas, seu poder explosivo geralmente supera o das armas nucleares de primeira geração em vinte vezes, com requisitos de massa e volume muito menores. As características das reações de fusão podem possibilitar o uso de urânio empobrecido não-físsil como principal combustível da arma, permitindo assim um uso mais eficiente do escasso material físsil. Seu projeto de múltiplos estágios é diferente do uso da fusão em armas de fissão amplificada mais simples. O primeiro teste termonuclear em escala real foi realizado pelos Estados Unidos em 1952 e o conceito desde então foi empregado por pelo menos os cinco estados com armas nucleares reconhecidos pelo TNP: Estados Unidos, Rússia, Reino Unido, China e França.
Hans Albrecht Bethe (1906-2005) foi um dos responsáveis pela descrição de como a fusão nuclear podia produzir a energia que faz as estrelas brilharem. Esta teoria foi publicada no seu artigo A Produção de Energia das Estrelas, publicado em 1939, e que lhe valeu o prêmio Nobel em 1967. Hans Bethe tomou os melhores dados das reações nucleares existentes e mostrou, em detalhe, como quatro prótons poderiam ser unidos e transformados em um núcleo de hélio, libertando a energia que Eddington havia sugerido. O processo que Bethe elaborou no seu artigo, atualmente conhecido como o Ciclo do carbono, envolve uma cadeia complexa de seis reações nucleares em que átomos de carbono e nitrogênio agem como catalisadores para a fusão nuclear. Naquela época, os astrônomos calculavam que a temperatura no núcleo solar fosse de cerca de 19 milhões de Kelvin, e Bethe demonstrou que, àquela temperatura, o ciclo do carbono seria o modo dominante de produção de energia.
Na bomba de hidrogênio, um disparador de bomba atômica inicia uma reação de fusão nuclear num composto químico de deutério e trítio, produzindo instantaneamente o hélio-4, que por sua vez reage com o deutério. Porém, os cientistas militares foram mais além, no que diz respeito ao poder destrutivo da bomba, envolvendo-a em urânio natural. Os poderosos neutrões libertos pela fusão causam depois uma explosão por fissão nuclear no invólucro de urânio. Para que uma reação nuclear ocorra, as partículas precisam vencer a Barreira de Coulomb repulsiva entre as partículas (descoberta por Charles Augustin de Coulomb, 1736–1806), dada por V = Z 1 Z 2 e 2 R = 1 , 44 Z 1 Z 2 R ( f m ) M e V {\displaystyle V={\frac {Z_{1}Z_{2}e^{2}}{R}}=1,44{\frac {Z_{1}Z_{2}}{R(fm)}}{MeV}} , enquanto a energia cinética entre as partículas é determinada por uma distribuição de velocidades de Maxwell-Boltzmann correspondente à energia térmica k T = 8 , 62 × 10 − 8 T {\displaystyle kT=8,62\times 10^{-8}T}
