1932年英国物理学家查德维克发现中子，1934年法国物理学家约里奥·居里夫妇发现人工放射现象，为人工改变原子核创造了有利条件。中子提供了改变原子核的新的有力武器，人工放射提供了察觉原子核改变的灵敏手段。1934年意大利物理学家费米和他的同事利用慢中子轰击原子核，使37种元素发生人工放射现象，并蜕变成周期表中排在后一位的元素。当他们用中子轰击铀时，以为得到了超铀元素，其实不然，可人们一时又无法对这种现象进行正确的解释。1938年底，德国物理学家哈恩和斯特拉曼发现，用中子轰击铀，产生出的是原子量大约为铀的一半的元素钡，这种现象叫作“核的裂变”。裂变的发现震动了当时的科学界，根据这个发现人们预测，一个铀原子核裂变过程中在放出能量的同时，还放出几个中子。这些新产生的中子能够连续使其他的铀原子核发生裂变，而且规模也越来越大，并放出巨大的能量，这种反应叫链式反应。这个预测很快就被在法、英、美等国进行的实验所证实。重核裂变时所释放的能量就叫做原子能，它的能量比普通化学过程大百万倍。铀原子核的链式反应的发现，奠定了使用原子能的科学基础。1942年，在费米等科学家的指导下，美国制成了世界上第一座原子反应堆。1945年，美国又制成了第一颗原子弹，使人类走进了使用原子能的时代。
