当时有许多其他科学家也热衷於类似的撞击实验，中子及质子的特性也在.docVIP

先前所描述的原子內部結構是由科學家拉塞福（Rutherford）先生於1911年以微小粒子高速撞擊金泊所發現的，當時有許多其他科學家也熱衷於類似的撞擊實驗，中子及質子的特性也在此段時間獲得驗證；而在這股研究原子內部特性的風潮中，義大利物理學家費米（Fermi）在1934年以中子撞擊鈾元素後，發現會有新的元素產生，這也是人類第一次發現核分裂反應。 　　所謂同位素即不同原子核中含有相同數目的質子，但中子數目卻不同，例如鈾-238與鈾-235的原子核內均含有92個質子，但中子數卻分別為146及143。 　　其後經過多位科學家的努力，發現天然的鈾元素中含有鈾-238及鈾-235兩種同位素，天然鈾中鈾-238的含量為99.3%，鈾-235含量則只有0.7%，而經中子撞擊後也只有鈾-235會發生分裂反應，其反應過程如圖所示；自圖左開始，一個中子撞擊鈾-235原子核後，暫時共同形成鈾-236原子核，同時因其內部吸收了該中子的能量，故開始作劇烈的啞鈴狀震盪，最後啞鈴狀結構終因震盪過劇而瓦解，並因而產生兩個質量較小的原子核，且放出2到3個新的中子；這時如果旁邊有其他鈾-235原子核存在，則會被新的中子撞擊，繼續發生分裂反應，此即所謂的「連鎖反應」。 　　在前述的核分裂反應裏，反應後產生兩個較輕的原子核及2至3個中子的總質量比反應前鈾-235加上一個中子的總質量小，其間損失的質量會變成能量；而根據愛因斯坦（Einstein）在1905年提出的理論，質量變成能量時，其轉換關係為〝能量=質量×光速的平方〞，而光速是一個非常大的數值，約是每秒3億公尺，因此極小的質量即可變成極大的能量。例如1945年在日本廣島上空爆炸的原子彈，其總重量為440公斤，鈾—235含量為45公斤，而其中僅有1公斤發生核分裂反應，反應中又只有1公克（約如一小塊巧克力重）的質量轉化成能量，但它的威力卻相當於16萬公噸黃色炸藥發生爆炸，瞬間摧毀了整個城市，並造成十幾萬日本人當場死亡。 鈾-235的核分裂反應比較容易由熱中子引起，而不容易由快中子引起。由核分裂產生的中子動能很大（速度可達光速的百分之五），是所謂的快中子。中子經過很多次的碰撞以後，失去了大部分的動能，變為每秒幾千公尺的速度（大致相當於熱平衡下的速度）時，就成了熱中子。鈾-235與熱中子作用產生核分裂的或然率，要比與1MeV的快中子作用大了約500倍。所以為了降低快中子的動能，可以在分裂燃料之間加入緩和劑，也就是加入一些物質，如水（水或重水）或石墨，與中子碰撞，中子的動能就會傳給這些緩和劑，而漸漸緩慢下來變成熱中子。 基本上就是利用碰撞重水分子使快中子失去動能轉變成有熱能的熱中子，而放射性元素會和有熱能的熱中子發生反應。