Исследования в рамках теории Большого взрыва, а также изучение процессов внутри звезд привели ученых к термоядерному синтезу — процессу, при котором два легких элемента сливаются в один тяжелый. В 1950-е годы энергия термоядерного синтеза стала основой водородной бомбы.
Откуда пришли химические элементы? В первые минуты после Большого взрыва возникли главным образом ядра водорода и гелия, а также небольшие количества лития. Большинство более тяжелых элементов образовалось позднее в звездах: ядерный синтез создает элементы вплоть до железной области. Самые тяжелые ядра формируются в богатых нейтронами условиях, например при слияниях нейтронных звезд и некоторых взрывах сверхновых. Именно такие процессы способны создавать золото, платину, уран и другие тяжелые элементы.
В 1952 году США показали всему миру, что они овладели энергией ядерного синтеза, когда первыми в мире взорвали термоядерный заряд под кодовым названием «Иви Майк». Известное также как «водородная бомба», это оружие высвобождало энергию термоядерного синтеза трития (тяжелый изотоп водорода). Конструкцию взрывного устройства предложили американцы Эдвард Теллер и Станислав Улам. В качестве запала это устройство использовало уже известную ядерную бомбу, подобную тем, что были сброшены на Хиросиму и Нагасаки. Ее энергия заставила сливаться ядра тяжелого изотопа водорода, за счет чего выделилась еще большая энергия.