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1938年，约里奥－居里(1900—1958年)和南斯拉夫的沙维切利用慢中子进行实验。在实验中，他们发现了一些新的现象。从实验产物中看，它的化学性质很像镧，镧的原子序数为57。这与超铀元素的说法是相矛盾的。他们在发表的文章中指出，实验的结果是超铀元素假说所不能解释的。应如何解释呢?约里奥—居里夫妇也是颇为踌躇的。

约里奥—居里夫妇的踌躇表现出科学家在探索未知领域的心态，是很正常的。不过他们的发现还是引起一些人的注意。

他们将研究结果发表之后，德国物理学家哈恩(1879—1968年)的助手施特拉斯曼(1902—?)看到了约里奥的文章，马上推荐给哈恩。由于哈恩同小居里有过激烈的争吵。他对施特拉斯曼的推荐并无兴趣。只是在施特拉斯曼的一再坚持下，哈恩衔着雪茄，勉强地听施特拉斯曼的讲述。这个消息深深地打动了哈恩，他大声说道:“这不可能，一定是他们搞错了!”不等雪茄抽完就朝实验室跑去。

连续几个星期的实验，他们多次重复了约里奥的实验，在检验核反应的生成物时，哈恩认真分析了它们，证实它们中有镧，也有钡。查元素周期表就可以看到，它们只有铀原子量的一半多。按照过去的经验，应产生与钡元素化学性质相似的镭，因为铀核释放2个α粒子就可生成镭。哈恩与斯特拉斯曼认真地分析了从生成物中分离出的物质，并试图找到镭，结果是徒劳无功。经过认真的分析，哈恩认为，所假设的放射性元素根本就不存在，也就是说，分离出的产物是钡，而不是镭。

实验的结果是不错的，可如何说明这样的结果呢?如何使人相信他们的分析呢?如果铀核分裂成大小差不多的两半，这倒是过去从未发现过的现象。发表这样的结果，特别是如何解释这样的结果，比起约里奥－居里夫妇，哈恩就更加踌躇了。

这时，哈恩想起了以前的伙伴迈特纳(1878—1968年)。本来迈特纳是在德国工作的，她是奥地利籍的犹太人。在反犹的法西斯政权统治下，她的处境并不好，后来德国吞并了奥地利，奥地利的国籍就不能保护她了。这样，迈特纳不得不离开德国，来到了瑞典的斯德哥尔摩。

迈特纳在得知哈恩的实验之时，圣诞节来临了。

这时，在哥本哈根工作的弗里施(1904—?)来瑞典看望姑姑迈特纳。对于哈恩的新实验，弗里施也像哈恩不相信约里奥－居里夫妇一样，他对哈恩的实验也有所怀疑。但迈特纳则不然，因为她知道哈恩的实验工作是很严谨的。

经过认真的思考，迈特纳认为，受中子轰击的铀核的确分裂成两半。而铀核是如何分裂的呢?弗里施想起玻尔(1885—1962年)的原子核模型——液滴模型。

按照玻尔的理论，原子核像一个液滴，核内的中子和质子之间的相互作用就像液滴的“表面张力”，这种“表面张力”——核力——可以使原子核保持一种圆球形状。当铀核俘获中子后，使铀核获得了额外的能量，这种能量使铀核发生颤动，就像液滴受到轰击而颤动一样。由于中子的能量不同，有的中子被铀核吸收后还能恢复原状，并辐射β射线;有的中子被铀核吸收后就要伸长变形，就像一个哑铃，而无法恢复原状，进而使铀核分成两半。

铀核分成两半，并不是每个都一样，也就是说，并不一定每次分裂的位置都一样。这也就是为什么裂变的产物如此不同和如此复杂。不过仍有一些较常见的分裂方式，其产物是钡(原子序数为56)和氪(36)、碘(53)和钇(39)。

迈特纳和弗里施将他们的研究结果写成论文。弗里施回到哥本哈根之后，将文章送给了玻尔。玻尔对迈特纳和弗里施的研究表现出了异常的激动，他说道:“啊!我们好笨!我们早就该看到这一点了!”当时在哥本哈根工作的美国生物学家阿诺德(1904—?)提议，把铀核分裂现象仿照活细胞一分为二现象称作裂变，并且沿用下来。这时，玻尔准备去美国参加学术会议。

当迈特纳与弗里施的文章发表之时，玻尔已到美国出席会议。他向与会代表告知核裂变消息之后，物理学家们非常兴奋，并立刻到实验室进行了验证，几周内，他们一再证实了核裂变现象。

关于核裂变现象，有一个惊人的事实，这就是它能释放出巨大的能量。在20世纪20年代，卡文迪许实验室的物理学家阿斯顿(1877—1945年)曾指出，当很重的原子核转变为较轻的原子核时，由于质量亏损的变化，将会放出能量。如果铀核按照通常的放射性衰变成较轻的铅核，有相当的能量释放出来;而如果铀核分裂为两块，变成轻得多的钡核和氪核，所放出的能量则要大得多。

作为核能的利用，核裂变现象的发现只是迈开的第一步，当然是重要的一步。人们从这一步看到了光明的前景。然而，少量的铀核裂变能量是很小的，没有实用的价值。能否利用核能，关键是要保证核裂变必须连续进行。铀－235核发生裂变可产生2～3个中子，这些中子可引发其他铀核发生裂变;裂变又使每个铀核产生2～3个中子，这些中子再引发新的裂变。这样发生的铀核裂变和产生的中子会使裂变持续下去。这种依次产生的核裂变过程就被称作自持链式反应。

如果能够产生这种自持的链式反应，我们就可以得到铀核不断释放的能量。当铀－235从第一个铀核开始裂变、并裂变到第60代时，就有280克的铀－235发生核裂变，所释放的能量相当于600～700吨煤炭燃烧释放的能量。

由此可见，决定铀－235核能否持续发生裂变的关键是，每次裂变产物中新中子的数量。此外，新中子在打击其他铀核时并非总是奏效的，有时周围的一些材料也要吸收中子，这就减少了发生裂变的可能。因此，要保持核裂变的自持链式反应，还要保证每次裂变产生的新中子数中至少要有一个使其他的铀核发生裂变。这就要求某一代中子的数目必须大于上一代的中子数目，即中子的增殖系数要大于1。

计算铀－235核裂变放出的能量并不难，先测量裂变前后的质量(单位为原子质量单位)变化，而后利用爱因斯坦的质量－能量关系式E=mc²就可以算出核裂变释放的能量。裂变前

裂变后(产物是钇和碘)

由此算得质量亏损

按照爱因斯坦公式计算，一个原子质量单位相当于931．2兆电子伏特的能量。按上面计算的结果，0．215原子质量单位相当于200兆电子伏特的能量。这说明1个铀－235核就可以释放能量200兆电子伏特。进一步计算，每千克铀－235释放的能量就相当于2700吨优质煤燃烧释放的能量。这说明，单位铀燃料释放的能量是单位优质煤释放能量的270万倍。