中子诱发链式反应

奥地利女物理学家梅特纳和她的侄子弗瑞士认为：玻尔提出的原子核的液滴模型，很好地解释了重核的裂变。玻尔设想原子核像一滴水，当外来的中子闯进这个“液滴”时，“液滴”会发生剧烈的震荡。它开始变成椭圆形，然后变成哑铃形，最后分裂为两半。不过，这个过程的速度快得惊人。

梅特纳

弗瑞士

美国生物学家阿诺德认为，如果原子核就像一滴液滴，被中子击中以后分裂成为两个原子核，这种情形很像显微镜下看到的细胞繁殖时的分裂现象。

显微镜下细胞繁殖时的分裂

梅特纳和弗瑞士受此启发，将原子核被打破而分裂的现象称做“核裂变”，或“原子分裂”。梅特纳用数学方法分析了实验结果，她发现在核反应过程中，发生了质量亏损。梅特纳认为，这个质量亏损的数值正相当于反应所放出的能。根据爱因斯坦的质能关系式算出了每个铀原子核裂变时会放出的能量。弗瑞士用实验证实这种设想。弗瑞士与梅特纳于1939年2月在《自然》杂志上发表了他们的报告。哈恩、约里奥·居里及哈尔班等人发现了更重要的现象：在铀核裂变释放出巨大能量的同时，还放出两、三个中子来。这一发现证明，如果说原子核数量足够多，重元素的体积和重量足够大的话，那么裂变放出的次级中子，还有可能引发临近的原子核进一步产生裂变，这个过程可以会不断地持续下去，这个过程称为链式反应。

铀核裂变释放巨大能量的同时释放出中子示意图