1915年美国化学家哈金斯提出，氢原子聚变为氦原子的过程中，其质量的0.5％转变为能量。具体机制是，在数百万度高温的条件下，氢原子核——质子具有很高的能量，足以使它们彼此熔合在一起。这样，两个质子结合到一起，发射出一个正电子和一个中微子，变为一个氘核。然后，这个氘核再同一个质子熔合，形成为一个氚核。这个氚核可以再和一个质子熔合而形成氦－4，两个氘核也可以相互结合成一个氦－4。
但是，这种氢原子核聚变生成氦原子核的反应，必须在极高温度的激发下才能发生，也就是必须有足够的热能引起聚变链式反应，所以把这种反应叫做热核反应。
当时，在地球上还没有得到数百万度高温的办法。人们认为，只有一个地方存在着引发这种氢核聚变所必需的高温条件，这就是恒星的中心。
1938年，在美国工作的德国物理学家贝特提出，聚变反应是恒星辐射发光能量的源泉。在恒星中发生的第一种轻核聚变是氢一氦循环，第二种轻核聚变是碳－氮循环，两种循环本质上都是一样的，即质子变为氦核。贝特和克里菲尔德一起计算氢－氦循环和碳－氮循环，理论值与观测值符合。贝特指出，氢原子核聚变反应对温度很敏感，在一颗恒星中究竟是氢－氦循环还是碳－氮循环占主导地位，主要取决于这颗恒星内部的温度。
一般地说，在数百万度温度情况下，氢－氦循环占主要优势，例如，太阳和不太亮的恒星中，就是这种循环的核聚变反应发光；在比较亮和比较大的恒星上，内部温度更高，达数千万摄氏度乃至数亿摄氏度，此时碳－氮循环是主要的。贝特提出的这一恒星发光理论，很好地解释了恒星发光原因，成为科学家普遍接受的一种理论。贝特因此项成果而荣获1967年诺贝尔物理学奖。
当时的科学家都希望获得像太阳发光那样的高温，以便实现轻核聚变而获得大量的能量。
1945年，原子弹爆炸成功，使人们寻找到产生数百万度高温的途径，使核聚变的引发变为可能的了。
具体说来，就是把铀核裂变原子弹作为能量足够大的雷管，通过原子弹爆炸产生的高温引发氢聚变为氦的链式反应。但是人们怀疑这种方式能否用于制造炸弹。首先是氢燃料氘和氚的混合物，必须压缩成高密度的状态，就是把它液化成液体，并保持在接近绝对零度的低温贮存器中。也就是说，氢弹必须是一个巨大的制冷器。还有一个问题，即使能够制造出威力比原子弹还大的氢弹，有什么用呢？已有的铀、钚重核裂变炸弹的破坏力已经够大了。
在美国，从1942年起，就产生了用原子弹引爆氢弹的设想，并打算制造威力更大的氢弹。由于支持研制氢弹和反对研制氢弹的意见长期激烈争论，一直相持不下，直到1950年1月31日，美国总统杜鲁门才最后决定研制氢弹。当时，他采纳了国家安全委员会氢弹特别小组委员会决定研制氢弹的报告。这个报告是长期争论和最后表决的结果，氢弹特别小组委员会在投票表决时，国务卿艾奇逊和国防部长史汀生赞成，美国原子能委员会主席季兼达尔反对，结果是2比1通过。季兼达尔也因此不再担任原子能委员会主席，由狄恩接替他的职位。
美国氢弹的研制工作由新上任的原子能委员会主席狄恩和美籍匈牙利科学家泰勒负责，狄恩负责组织管理和物资保障等工作，研制生产的技术工作由泰勒主管。美国为了研制氢弹，在萨湾拉河岸边建立了一个巨大的核反应堆，以生产氢燃料氚和引爆燃料钚，这个计划称为“萨湾拉河计划”。
1951年5月8日，氢弹原理试验准备工作一切就绪，这次试验的代号为“乔治”，在太平洋的一个岛上进行。65吨重的裂变－聚变装置放在60多米高的钢架上，由笨重的冷却系统机器包着，以便在极端低温条件下保存氘与氚的混合物成密度较大的液体状态。试验结果证明，氢弹的爆炸威力大大超过原子弹（核裂变炸弹）。
氢弹爆炸原理试验成功，大大推进了制造真正氢弹的工作。
1952年10月，美国第一颗氢弹研制成功，并于1952年11月1日进行了世界上第一颗氢弹的爆炸试验，这颗氢弹起名为“麦克”。试验在太平洋马绍尔群岛的一个小珊瑚岛上进行，氢弹还是安放在钢架上。试验成功了，而所有不祥的预言也都应验了：其爆炸威力相当于1000万～1500万吨TNT炸药，比美国投在日本广岛那颗原子弹大500倍；爆炸产生的巨大火球直径达6000米；这次爆炸把这个小珊瑚岛一扫而光，而且在海下炸出一个直径1600米，深50米的弹坑。
前苏联也不甘落后，1953年8月12日，成功地进行了热核爆炸，这颗氢弹重量不大，可以用飞机运载，其战略意义是相当大的。前苏联首先用氘化锂等氢核燃料做成干的氢弹（不再需庞大的制冷机械保持氘和氚为液态），这在美苏核武器竞赛中，显然处于优势地位。
1961年10月30日，前苏联在新地岛进行了世界上最大的氢弹试验，其爆炸威力相当于6000万吨TNT炸药。这颗氢弹爆炸后，产生的冲击波绕地球转了3圈，头一圈的时间是6.5小时。
在这次试验之后，前苏联声称已经能够生产1亿吨级的氢弹，用这样一颗氢弹投到那里，那里都能够炸出一个直径30公里的弹坑，使方圆60公里之内顿时形成一片火海。胆小的人听了这些话恐怕会吓坏了。
中国自1964年10月16日爆炸第一颗原子弹成功以后，氢弹研制工作也加快了，1967年6月17日，成功地爆炸了第一颗氢弹，巨大的蘑菇云又一次冲消了美苏两国核垄断的幻梦。
难道热核反应放出如此巨大的能量，只能用来制造毁灭性的武器吗？可不可以用于和平目的呢？
这个问题很简单，但是解决起来并非容易。氢弹爆炸所发生的聚变反应是由原子弹爆炸产生高温引起的，是不受控制的链式反应。要想用在其他场合，就必须使氢原子核的聚变反应受适当的控制，这是使科学家们感到很棘手的问题。
早在20世纪50年代初研制氢弹的同时，许多国家的科学家就着手研究受控热核反应。要想使氢发生核聚变，必须使核与电子分开，形成等离子体。但是，由于当时对产生聚变反应的高温等离子体认识的不深入，使受控热核聚变研究遇到很大的阻力，甚至一度认为是不可克服的困难。因此，到50年代末期，受控热核反应研究相对来说比较消沉，主要是寻找基本理论根据和物理实验研究工作。
经过10余年的努力，科学家们在约束时间的研究工作中有了不小的进展。1969年，前苏联使用托卡马克三号（环流器）装置，把密度只有空气百万分之一的氘在几千万度的高温下保持了0.01秒。别看这个时间很短，但对核聚变反应来说，已经是相当长了。
目前，受控热核聚变的研究正沿着磁约束和惯性约束两条途径进行，而且都取得了可喜的成果。1972年，美国科学家尼柯尔斯和华德等，提出激光聚爆的具体方案；1978年，美国普林斯顿大学等离子体物理实验室的大型环流器，用注入高能中性粒子束的方法加热等离子体，大大提高了等离子体的温度，这使很多研究者受到极大的鼓舞，说明受控热核聚变点火温度已不再是可望不可及的了。然而要完全实现聚变核反应释放出能量的实际应用，还有大量的具体工作。
美国媒体近日报道，世界上第一枚氢弹的设计者并不是人们一向认为的“氢弹之父”爱德华·特勒，而是另一位不为人知的科学家——当时年仅23岁的加温。是什么原因使真相一直不为人知？为何科学家们对此故意隐瞒？
一、第一枚氢弹的秘密
2003年9月，著名核科学家、被誉为“氢弹之父”的爱德华·特勒去世。在晚年一次心脏病发作时，特勒感到自己危在旦夕，便决定把多年来让他寝食难安的关于第一枚氢弹的秘密告知世人。于是，他找来朋友录下了遗言：世界第一枚氢弹的第一次设计是由20多岁的年轻人加温进行的。随后，为不让人们产生误解，他又把这句话重复了一遍。
二、顾虑重重，制造氢弹起争议
自20世纪40年代初以来，爱德华·特勒就一直在进行核武器的理论研究。1945年初原子弹研制成功后，他便从理论上考虑氢弹研制的可行性。他当时的基本想法是：通过引爆原子弹生产高热，点燃氢燃料，把原子融合在一起，产生更大核能的爆炸。然而，如何把这个理论付诸实践，在洛斯阿拉莫斯实验室没有人探索。
1951年初，特勒与洛斯阿拉莫斯实验室的数学家乌拉姆发生了争论。不久，一个新的计划出炉。根据计划，实验室将建造一个巨大的圆桶型的外壳，里面两端分别安放一枚小型原子弹和氢燃料。然而，当时谁也不清楚这个想法是否切实可行。由于特勒和乌拉姆的矛盾，氢弹研制的可行性研究进行得极为缓慢。
当时，核科学家们对氢弹的研制还存在严重顾虑。他们认为，从理论上来说，氢弹威力无比，而且，其核燃料很便宜，核当量可以按照设计进行调节。但是一旦失控，氢弹将可能成为人类的“末日武器”。通过计算发现，威力无比的氢弹可以将地球大气层摧毁，如果它在大洋上爆炸，掀起的海浪将可能把整个地球淹没。于是，关于制造氢弹的争论极为激烈。
三、加温到来，首枚氢弹计划出炉
1951年5月，23岁的加温博士从芝加哥大学来到洛斯阿拉莫斯实验室。在大学时，加温就是顶尖物理学家费米实验室的高才生。加温回忆，他来到洛斯阿拉莫斯实验室后，特勒就告诉了他有关氢弹的理论，并让他设计一个实验型氢弹，以证明氢弹理论的可行性。而在这之前，实验室的同行们曾多次努力，但都没有成功，因此备感疲惫。
经过与其他物理学家和工程师们磋商，加温于1951年7月底拿出了氢弹的初步设计方案。实验室拿到他的设计方案后，要求他不要随便对外谈论氢弹的设计。随后，他又进一步完善氢弹的设计方案。在完成氢弹的设计后，当年秋天他便回到了芝加哥大学的实验室。
爱德华·特勒的录音也证实了加温的说法。他说，取得有关氢弹的主要理论的突破，他整整花了10年时间。然后，他把这一理论告诉了费米的杰出学生加温，让他去搞一个具体的氢弹设计。加温确实设计出了世界第一枚氢弹。当时，加温的氢弹设计遭到了一些科学家的批评，但最后还是经受住了考验。加温回到芝加哥大学后，洛斯阿拉莫斯实验室的朗迈尔和罗森布鲁特继续进行了第一枚氢弹的详细设计。1951年12月，特勒对氢弹的进展进行了检查，发现“氢弹的计算结果与他的理论预期几乎完全一样”，“设计几乎没作什么改变”。因此，“就我而知，氢弹的准备工作是由加温完成的”。
两年后，在举行的一次科学家聚会上，特勒和加温都应邀参加。特勒提到这位年轻人时曾说道，“氢弹的爆炸几乎是很精确地按照加温的设计进行的。”
四、为冷战，美国政府隐瞒真相
1952年初，世界第一枚氢弹的设计工作完成。随后，美国开始按照设计方案建造了世界上第一枚氢弹。1952年10月31日，世界第一枚氢弹在太平洋马绍尔群岛一个环礁上成功爆炸，核当量高达1000万吨，相当于700枚广岛原子弹，把一个直径1.6公里的小岛活生生地炸没了，燃起的火球直径就超过了5公里。
几十年来，人们谈及氢弹时，一般都只提爱德华·特勒，而很少提到加温。而这正是美国政府需要的。冷战时期，美国为了与苏联竞争，保持对核武器技术的垄断，故意把核武器的秘密隐藏了起来，让对手无法知道真相。
加温则一直保持沉默。在有人谈到“氢弹之父”称赞他为氢弹首位设计者时，他总是很谦虚地说：“我虽然参加了氢弹工程，但只是设计者之一，是氢弹的‘助产婆’。”
五、赞扬与怀疑，历史众说纷芸
20世纪80年代初，爱德华·特勒赞同美国政府搞“星球大战”计划，而加温却极力反对。两人思想遂逐渐走向对立。1995年，美国著名作家罗兹著书称，特勒实际上延缓了第一枚氢弹的研制，同时指责特勒平时不提加温在第一枚氢弹研制中的作用是故意的。
其实，关于究竟谁最先产生研制氢弹的想法，又是谁首先设计了氢弹，这些问题在美国一直存在争论。颇具争议的“氢弹之父”爱德华·特勒公布加温为第一位氢弹设计者的举动得到了一些历史学家的赞扬。氢弹工程的另外一名专家基德尔博士更是说：“这是令人激动的，也是令人可信的。我敢说，这是极其准确的。”
罗森布鲁特虽然对自己在研制第一枚氢弹中的作用被低估感到不满，但他也承认说：“加温在氢弹研制中的作用是独特的。他是不同领域核专家之间的桥梁。”
不过，也有历史学家提出了怀疑：这会不会是特勒的一个阴谋？他之所以抬高加温的威望，只是想借此贬低竞争对手数学家乌拉姆在研制世界第一枚氢弹中的作用。