La bomba all'idrogeno o bomba H (più propriamente bomba a fusione termonucleare incontrollata, in gergo "la superbomba") è una bomba a fissione-fusione-fissione in cui una normale bomba A, che serve da innesco, viene posta all'interno di un contenitore di materiale fissile insieme a degli atomi leggeri. Quando la bomba A esplode, innesca la fusione termonucleare dei nuclei degli atomi leggeri; questo processo provoca a sua volta la fissione nucleare del materiale che la circonda.
In questo tipo di bomba dunque l'energia liberata deriva oltre che dalla fissione nucleare anche dalla fusione termonucleare fra nuclei di isotopi diversi dell'idrogeno: il deuterio ed il trizio. Nel caso della bomba al deuterio e litio, tale processo avviene secondo una reazione nucleare del tipo:
2H + 3H → 4He + n + 17,6 MeV
Il trizio non è di per sé presente nella composizione iniziale della bomba ma viene prodotto dall'urto di neutroni veloci contro nuclei dell'isotopo del litio avente numero di massa 6 e nuclei di deuterio secondo queste due reazioni nucleari:
6Li + n → 3H + 4He + 4,8 MeV
e
2H + n → 3H + 6,2 MeV
La temperatura e la pressione elevatissime necessarie affinché avvenga la fusione termonucleare nonché i neutroni veloci indispensabili per generare l'idrogeno 3 vengono forniti, come già detto, da una bomba A.
A differenza della bomba A, con quella H non vi è alcuna limitazione teorica di potenza. Tale potenza è una funzione a scalino di un certo numero di variabili; non trattandosi di una funzione continua non vale il teorema di Weierstrass e dunque non possiede un massimo teorico. Inoltre la bomba termonucleare non necessita di una massa critica a differenza della bomba A. In realtà, però, essendo necessaria quest'ultima per attivare il processo di fusione termonucleare, rimane ugualmente la necessità a monte di una massa critica.
Nel 1961, in una serie di test nucleari, l'URSS fece esplodere la più potente bomba H mai realizzata (la bomba Zar) che liberò energia pari a 57 megatoni, ovvero oltre 4 500 volte più potente della bomba all'uranio lanciata su Hiroshima (Little Boy).
