В 1919 году Эрнст Розерфорд осуществил первую в мире ядерную реакцию. Он бомбардировал ядра азота альфа-частицами и превратил их в ядра кислорода, при этом альфа-частица (ядро гелия) расщепилась, половина ее была захвачена ядром азота, а другая половина стала ядром водорода. Этот блестящий эксперимент впервые показал, что атом делим, более того, атомы могут в определенных условиях разрушаться, превращаться в другие атомы. Ученые многих стран старались повторить и расширить результаты добытые Резерфордом, но прошло долгих 13 лет, прежде чем в физике атомного ядра произошло следующее выдающееся открытие.
27 февраля 1932 года английский физик Джеймс Чедвик, работая в Кембридже в лаборатории Резерфорда, открыл нейтрон, существование которого давно предсказывал Резерфорд. Чедвик работал на самой совершенной аппаратуре. Лаборатории Резерфорда оказывали значительную финансовую поддержку крупные английские и иностранные фирмы. Большинство других ученых обходились самодельными приборами и аппаратурой или заказывали их ремесленникам.
Нейтроны стали новым объектом всестороннего изучения, они позволили предсказать, обосновать, а затем и осуществить цепную ядерную реакцию.
Крупный успех выпал в 1934 году на долю итальянского ученого Энрико Ферми в Риме. Бомбардируя различные мишени нейтронами, он открыл явление состоящее в том, что нейтроны с большей вероятностью вступают в ядерную реакцию, если они предварительно замедляют скорость своего движения, проходя через слой воды или парафина. В дальнейшем это открытие использовалось при осуществлении управляемых ядерных реакций в реакторах целевого и ядерного назначения.
В том же 1934 году французские физики Ирен и Фредерик Жолио-Кюри открыли искуственную (наведенную) радиоактивность. Они облучали алюминиевую фольгу радием и заметили, что после облучения, фальга становится радиоактивной. Это сулило большие сложности в освоении и использовании атомной энергии: конструктивные материалы, из которых создавались ядерные установки, после облучения, особенно нейтронного, становились радиоактивными, что затрудняло дальнейшие работы по ремонту и обслуживанию оборудования, ибо люди в таких случаях нуждались в надежной биологической защите.
В 1935 году канадский доктор наук Артур Демпстер обнаружил наличие двух изотопов урана: уран-235 и уран-238. Оказалось, что в природном уране большинство составляет уран-238, а урана-235 содержится всего около 0,7 %.
