核裂變的發現
在查德威克於 1932 年發現中子後，物理學家便掌握了一把開
啟原子核的鑰匙。中子因為沒有電荷，能夠輕易地穿透帶電的原
子核，於是物理學家們開始用它轟擊各種原子核，看能發生什麽樣
的核反應。
意大利的費密用中子轟擊鈾（原子序數為92），看它是否能形成一種原子序數為 93
的人造元素。
奧地利猶太人邁特納， 她於 1939 年 1 月
在英國《 自然 》雜誌上公開發表的一封信中，推測鈾原子核可分裂成兩部分。吸收中子會使
鈾核發生它所謂的 裂變 ，而生成的兩種元素分別是（鋇原子序數是56）與周期表中
位於錸之上的第 43 號元素（稍後被命名為 锝 ）
邁特納的侄子弗裏施趕到丹麥，在這個新理論公開發表前將
其呈給波爾。當時波爾正在研究發展原子核結構的液滴理論，波爾立刻了解了其中的含意。不久他去華盛頓參加一個理論物理研討會，他告訴物理學家們自己在丹麥聽到的裂變說法。
裂變反應不幸剛好在第二次世界大戰之前發現。物理學家
估計， 28.35 克的鈾裂變會產生相當於以 600 噸梯恩梯（ TNT ）黃色炸
藥的爆炸威力，萬一被納粹德國先攫取到這種炸藥去危害世界，後果更不堪設想。
愛因斯坦在 1939 年夏天寫信給羅斯福總統
最後美國政府根據愛因斯坦的信而采取行動。 1941 年 12 月
6 日，羅斯福總統授權進行一項龐大的計劃，以刻意掩飾的曼哈頓
工程師管理區為名，目的在於發展原子彈。第二天日本就攻擊珍
珠港，美國因而參戰。
第一座原子核反應堆
1939 年以前純化鈾的方法尚未研究出來，衣阿華州立大學實驗室在斯佩丁的領導下以離子交換樹脂進行鈾的純化研究，而在 1942 年開始生產純度合乎要求的金屬鈾。
波爾預測鈾 -235 會比鈾 -238 裂變得更迅速。 1940 年，一個研究小組
在美國物理學家鄧寧的領導下，將少量的鈾 -235 分離出來。
同時物理學家正在計算 臨界體積 ，即維持鏈式反應所需的濃縮鈾量。
1941 年，物理學家在芝加哥大學露天足球場看台下開始建造一座臨界體積的反應堆。
當時負責的科學家是費密。 1942 年 12 月 2 日，鎘控製棒緩慢地抽出來，從這一刻起，人類便進入了核時代。
到 1945 年，已有足夠的純鈾 -235 與鈈 -239 可用來製造原子彈。
這一部分工作在新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯進行，領導者是美國物理學家奧本海默。
第一次試爆是在 1945 年 7 月 16 日。另外還製備了兩顆原子彈，一顆是鈾彈， 1945 年 8 月 6 日落在廣島。第二顆是鈈彈，稍後幾天，落在長崎。
附加： 納粹德國為什麽沒能造出原子彈？
摘自： 上帝擲骰子嗎？ － 量子物理史話 castor_v_pollux
美國造出了原子彈，他們有奧本海默，有費米，有勞倫斯、貝特、西伯格、魏格納、查德威克、佩爾斯、弗裏西、塞格雷，後來又有了玻爾。而洛斯阿拉莫斯也被稱作 “ 諾貝爾得獎者的集中營 ” 。但德國一點也不差。是的，希特勒的猶太政策趕走了國內幾乎一半的精英，納粹上台的第一年，就有大約 2600 名學者離開了德國，四分之一的物理學家從德國的大學辭職而去，到戰爭前夕已經有 40% 的大學教授失去了職位。是的，整個軸心國流失了多達 27 名諾貝爾獲獎者，其中甚至包括愛因斯坦、薛定諤、費米、波恩、泡利、德拜這樣最傑出的人物，這個數字還不算間接損失的如玻爾之類。但德國憑其驚人的實力仍保有對抗全世界的能力。
戰爭甫一爆發，德國就展開了原子彈的研究計劃。那時是 1939 年，全世界隻有德國一家在進行這樣一個原子能的軍事應用項目。德國占領著世界上最大的鈾礦 ( 在捷克斯洛伐克 ) ，德國有世界上最強大的化學工業，他們仍然擁有世界上最好的科學家，原子的裂變現象就是兩個德國人 -- 奧托 . 哈恩和弗裏茲 . 斯特拉斯曼在前一年發現的，這兩人都還在德國。德國還有勞厄、波特、蓋革、魏紮克、巴格、迪布納、格拉赫、沃茲 …… 當然，他們還有海森堡，這位 20 世紀最偉大的物理學家之一。所有的這些科學家都參與了希特勒的原子彈計劃，海森堡是這個計劃的總負責人。
然而，德國並沒能造出原子彈， 從 1942 年起，德國似乎已經放棄整個原子彈計劃。主要原因是因為 1942 年 6 月，海森堡向軍備部長斯佩爾報告說，鈾計劃因為技術原因在短時間內難以產出任何實際的結果，在戰爭期間造出原子彈是不大可能的。但他同時也使斯佩爾相信，德國的研究仍處在領先的地位。
1942 年的報告是怎麽一回事？ 這就是科學史上有名的 “ 海森堡之謎 ” 。
許多證據表明，海森堡非常錯誤地估計了工程量，為了維持鏈式反應，必須至少要有一個最小量的鈾 235 才行，這個質量叫做 “ 臨界質量 ” ，海森堡 -- 不管他是真的算錯還是假裝不知 -- 在 1942 年認為至少需要幾噸的鈾 235 才能造出原子彈！事實上，隻要幾十千克就可以了。
