核裂变的发现
在查德威克于 1932 年发现中子后，物理学家便掌握了一把开
启原子核的钥匙。中子因为没有电荷，能够轻易地穿透带电的原
子核，于是物理学家们开始用它轰击各种原子核，看能发生什么样
的核反应。
意大利的费密用中子轰击铀（原子序數為92），看它是否能形成一种原子序数为 93
的人造元素。
奥地利犹太人迈特纳， 她于 1939 年 1 月
在英国《 自然 》杂志上公开发表的一封信中，推测铀原子核可分裂成两部分。吸收中子会使
铀核发生它所谓的 裂变 ，而生成的两种元素分别是（钡原子序数是56）与周期表中
位于铼之上的第 43 号元素（稍后被命名为 锝 ）
迈特纳的侄子弗里施赶到丹麦，在这个新理论公开发表前将
其呈给波尔。当时波尔正在研究发展原子核结构的液滴理论，波尔立刻了解了其中的含意。不久他去华盛顿参加一个理论物理研讨会，他告诉物理学家们自己在丹麦听到的裂变说法。
裂变反应不幸刚好在第二次世界大战之前发现。物理学家
估计， 28.35 克的铀裂变会产生相当于以 600 吨梯恩梯（ TNT ）黄色炸
药的爆炸威力，万一被纳粹德国先攫取到这种炸药去危害世界，后果更不堪设想。
爱因斯坦在 1939 年夏天写信给罗斯福总统
最后美国政府根据爱因斯坦的信而采取行动。 1941 年 12 月
6 日，罗斯福总统授权进行一项庞大的计划，以刻意掩饰的曼哈顿
工程师管理区为名，目的在于发展原子弹。第二天日本就攻击珍
珠港，美国因而参战。
第一座原子核反应堆
1939 年以前纯化铀的方法尚未研究出来，衣阿华州立大学实验室在斯佩丁的领导下以离子交换树脂进行铀的纯化研究，而在 1942 年开始生产纯度合乎要求的金属铀。
波尔预测铀 -235 会比铀 -238 裂变得更迅速。 1940 年，一个研究小组
在美国物理学家邓宁的领导下，将少量的铀 -235 分离出来。
同时物理学家正在计算 临界体积 ，即维持链式反应所需的浓缩铀量。
1941 年，物理学家在芝加哥大学露天足球场看台下开始建造一座临界体积的反应堆。
当时负责的科学家是费密。 1942 年 12 月 2 日，镉控制棒缓慢地抽出来，从这一刻起，人类便进入了核时代。
到 1945 年，已有足够的纯铀 -235 与钚 -239 可用来制造原子弹。
这一部分工作在新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯进行，领导者是美国物理学家奥本海默。
第一次试爆是在 1945 年 7 月 16 日。另外还制备了两颗原子弹，一颗是铀弹， 1945 年 8 月 6 日落在广岛。第二颗是钚弹，稍后几天，落在长崎。
附加： 纳粹德国为什么没能造出原子弹？
摘自： 上帝掷骰子吗？ － 量子物理史话 castor_v_pollux
美国造出了原子弹，他们有奥本海默，有费米，有劳伦斯、贝特、西伯格、魏格纳、查德威克、佩尔斯、弗里西、塞格雷，后来又有了玻尔。而洛斯阿拉莫斯也被称作 “ 诺贝尔得奖者的集中营 ” 。但德国一点也不差。是的，希特勒的犹太政策赶走了国内几乎一半的精英，纳粹上台的第一年，就有大约 2600 名学者离开了德国，四分之一的物理学家从德国的大学辞职而去，到战争前夕已经有 40% 的大学教授失去了职位。是的，整个轴心国流失了多达 27 名诺贝尔获奖者，其中甚至包括爱因斯坦、薛定谔、费米、波恩、泡利、德拜这样最杰出的人物，这个数字还不算间接损失的如玻尔之类。但德国凭其惊人的实力仍保有对抗全世界的能力。
战争甫一爆发，德国就展开了原子弹的研究计划。那时是 1939 年，全世界只有德国一家在进行这样一个原子能的军事应用项目。德国占领着世界上最大的铀矿 ( 在捷克斯洛伐克 ) ，德国有世界上最强大的化学工业，他们仍然拥有世界上最好的科学家，原子的裂变现象就是两个德国人 -- 奥托 . 哈恩和弗里兹 . 斯特拉斯曼在前一年发现的，这两人都还在德国。德国还有劳厄、波特、盖革、魏扎克、巴格、迪布纳、格拉赫、沃兹 …… 当然，他们还有海森堡，这位 20 世纪最伟大的物理学家之一。所有的这些科学家都参与了希特勒的原子弹计划，海森堡是这个计划的总负责人。
然而，德国并没能造出原子弹， 从 1942 年起，德国似乎已经放弃整个原子弹计划。主要原因是因为 1942 年 6 月，海森堡向军备部长斯佩尔报告说，铀计划因为技术原因在短时间内难以产出任何实际的结果，在战争期间造出原子弹是不大可能的。但他同时也使斯佩尔相信，德国的研究仍处在领先的地位。
1942 年的报告是怎么一回事？ 这就是科学史上有名的 “ 海森堡之谜 ” 。
许多证据表明，海森堡非常错误地估计了工程量，为了维持链式反应，必须至少要有一个最小量的铀 235 才行，这个质量叫做 “ 临界质量 ” ，海森堡 -- 不管他是真的算错还是假装不知 -- 在 1942 年认为至少需要几吨的铀 235 才能造出原子弹！事实上，只要几十千克就可以了。
