Felfedezik a neutront
1932-ben Rutherford egyik tanítványa, Chadwick fedezte fel, hogy berilliumot alfa részecskékkel besugározva korábban ismeretlen, semleges részecskék keletkeznek, amelyeket neutronoknak neveztek el. A neutron nagyon érdekes részecske. Mivel nincs elektromos töltése, tetszőleges magba képes akadálytalanul behatolni, és azt széthasítani. A töltéssel rendelkező részecskék viszont az elektrosztatikus taszítás miatt csak kivételes esetben jutnak be a magba. A neutron tehát a legmegfelelőbb "lövedék" az atommagok bombázására.
Az ismeretlen, 93-as X elem megtalálói
A maghasadást Hahn, Strassman és Lise Meitner fedezte fel 1939-ben: tapasztalataik szerint neutronsugárzás hatására az uránatom magja két közepes méretű magra esik szét. Később azt is kimutatták, hogy elméletileg minden atommag elhasadhat. A kísérleti tapasztalatok alapján azonban csak néhány urán- és plutóniumizotóp esetében jön létre könnyen a hasadás (neutronok segítségével). A hasadás során több energia szabadul fel, mint amennyi a hasítás előidézéséhez szükséges.
Amikor a kevesebb a több
A természetes uránban 140-szer több a 238-as izotóp, mint a 235-ös. (99.3 %-a 238-as, 0.7 %-a pedig 235-ös izotóp.) Az U-238-as csak igen ritkán hasad, és csak akkor, ha a neutron nagy sebességgel ütközik a magnak. A gyors neutron ráadásul könnyen szóródik. Az U-235-ös hasadása gyakorlati szempontból sokkal jelentősebb: ezt a magreakciót használja ki a ma működő atomreaktorok döntő többsége.
A termikus elektronok
Enrico Fermi (1901-1945) olasz fizikus figyelte meg először, hogy a neutronok víz- vagy paraffinrétegen áthaladva lefékeződnek, ám közben nem csökken az a képességük, hogy magátalakulásokat hozzanak létre. Ellenkezőleg, ez a képességük gyakran sokszorosára nő! Fermi maga ezt a tényt azzal magyarázta, hogy a semleges részecskéknek nincs szükségük nagy energiára ahhoz, hogy a magba jussanak. Pontosan fordítva: minél kisebb a részecske energiája, vagyis a sebessége, annál több időt tölt a mag közelében, és így annál nagyobb a befogás valószínűsége.
Ha egy lassú (kis energiájú, más néven termikus) neutron ütközik az U-235 magjának, a mag befogja azt, és egy új gerjesztett mag, U-236 jön létre. Az esetek kb. 85 %-ában igen rövid idő alatt (10-14s alatt) bekövetkezik a maghasadás, 15 %-ában pedig a mag gamma-sugárzással szabadul meg felesleges energiájától. A hasadványok igen sokfélék lehetnek: ma 35 elem mintegy 200 izotópját ismerjük, ami az urán hasadási terméke lehet.