1919年，卢瑟福成了报纸上的头条新闻。兴奋的记者称这个新西兰人已经“分裂了原子”。严格地讲，他所做的是以高速α粒子撞击氮原子，于是取出氢核，得到一个新原子——氧元素的同位素。这意味着一项新的提取新元素的技术的诞生，而不是简单地释放原子中的放射线或者测量放射性元素蜕变产生的物质。但是卢瑟福的一个很大不足是他拒绝承认原子核是可用能量的来源。大约20年之后，另一个新的不同的试验得出了世界核物理界闻名的“二元裂变”这一结论。该实验由德国人奥托。哈恩（1879—1968）和弗朗茨。施特劳斯曼（1902—1980）进行，并由他们的澳大利亚犹太人同事利茨。迈特纳（1878—1968）和奥托。弗里希（1904—1979）解释。
一战后，有了更多的试验和推断，包括欧文。薛定谔（1887—1961）在1926年提出的物质在原子能级像波一样运动的理论。次年，沃纳。海森伯（1901—1976）做出一个更让人吃惊的论断：要精确界定基元事件是有限制的。他主张微粒的准确位置和动量是不能同时做出详细说明的。这就把不确定性带入了原子的世界，也就是海森伯闻名至今的“测不准定理”。形状变得模糊。它的作用如同炸弹一样，摧毁了整座精心构造的后牛顿科学决定论的大厦。
在此十年间，实验者们如弗兰西斯。阿斯顿（1877—1945）使用大量摄谱仪研究放射性核素。C.威尔逊（1869—1959）和阿瑟。H.康普顿（1892—1962） 成立研究所绘制放射物电离化的可见轨道。1931年，美国人欧内斯特。O.劳伦斯（1901—1958）设计发明了回旋加速器，用重达成千上万吨的磁铁加快微粒的运转速度。他们都赢得了诺贝尔奖。但直到1932年，人类在原子结构上的研究才有重大突破。卢瑟福的助手詹姆斯。查德威克把法国夫妻组弗雷德里克。约里奥（1900—1958）和巴黎玛丽。居里研究所的约里奥。居里的实验继续进行下去，并从卢瑟福1930年的实验中得到灵感，发现了继电子和质子之后的第三种微粒：中子。
原子弹的威力1903—1999（3）
中子不带电荷，但几乎同原子核中的质子有相同的重量。他比α粒子更容易穿透紧密结合的原子。与α粒子不同的是，中子不是排斥原子核中的带正电的质子，这对原子弹及后来的核能发展起到了关键的作用。
1年之后，即1933年，阿道夫。希特勒上台，成为德国总理。纳粹分子迅速以恢复专门的行政机构的法律名义采取反犹太人措施。这条禁令剥夺了“非亚利安人”在政府和国有科研
单位中的职位，使一些很能干、有创造头脑的犹太科学家离开了德国。爱因斯坦在1896年放弃了德国国籍，立即被美国科研所聘请。他离开之后，匈牙利有名的数学家约翰。冯。诺依曼（1903—1957） 和才华横溢的物理学家尤金。魏格纳（1902—1995）都前往美国。天才理论物理学家汉斯。贝特（1876—1946），另一位富有创造力的匈牙利人爱德华。泰勒（1908—2003）和奥托。弗里希（1904—1979）也加入了他们之列。利奥。西拉德（1898—1964）也是匈牙利人。他是一个精明有远见的理想主义者。受英国科幻小说家H.G.威尔斯作品的影响，他认为原子能是人类的救星。他乘火车逃往国外，到达伦敦，不久就提出了核反应堆的观点。他秘密地获得此项专利，他更多的是希望人们不要误用它，而不是为了他个人的利益。
此外，还有很多其他人对核力量的发现做出了杰出贡献，但以上提到的这些人是科学家移民中的核心人物，他们对美国原子弹的发展起到了不可替代的重要作用。他们中很出色的三人同盟是西拉德、泰勒和魏格纳，被称为“匈牙利的阴谋家”。但纳粹德国在1939年一举吞并奥地利，占领了捷克斯洛伐克的部分领土，剩下的部分出动军队征服。后来又对波兰实行闪电战，导致了新的世界大战的爆发。希特勒并没有废除1933年实行的反犹太人禁令；仍有大批能干的德国科学家希望或被迫为纳粹分子研制核计划——并不止海森伯一人。
在美国，不少科学家尤其是西拉德耐心地说服美国进行有重大军事意义的核研究。那时战争还只局限于欧洲。尽管美国同意了研究具有超能量的核武器可能会用于将来的军事战争，但并不急于研制。爱因斯坦被西拉德说服，他写了一封信，提出了研究计划，并由他的一个身为政治家的熟人呈交给美国总统富兰克林。罗斯福。
美国领导人同意需要采取行动，并成立了一个调查委员会。但是因为委员会主席具有官僚作风，办事缓慢、低效率，缺乏科学的敏锐性，计划被耽误了。科学家们只得到极少量的拨款。此计划在政府机构之间互相推来推去，毫无进展，渐渐使它的提倡者感到沮丧。
有几件事又加快了核研究的步伐。首先是德国1940年试图从挪威购买重水。挪威的Norsk Hydro公司拥有世界上惟一的大规模生产重水的设施。重水是普通水中的一个氧原子同重氢原子的化合物。重水和碳被很多物理学家看成是有望制造中子炸弹的工具。德国人已经在海森伯带领下进行了秘密的项目研究自然铀的爆炸潜力。挪威断然拒绝了他们的德国股东IG Farben 提出的垄断他们所有重水供应的计划，此计划后又被法国提出。后来，德国占领了挪威，把该工厂据为己有，但只拥有了一段时间：此工厂于1943年早期被挪威的突击队偷袭炸毁。它又被德国重建好，后来在11月份又被英军飞机炸毁，而运往德国的最后一批重水也沉入海底，这使得德国人制造原子弹的梦想破灭。
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