Odkrycie rozszczepienia i poznanie jego własności

Od grudnia 1938 do września 1939[19]

Okres ten, rozpoczęty odkryciem rozszczepienia przez Hahna, charakteryzował się badaniem działania i własności tego procesu. Rozpoczęły się również dyskusje na temat możliwego zastosowania rozszczepienia, nie poparte jednak żadnymi eksperymentami.
21 grudnia 1938 - Otto Hahn publikuje na łamach "Naturwissenschaften" artykuł, w którym dowodzi występowania śladów baru w produkcie po zbombardowanymi neutronami jądrami uranu, inaczej mówiąc dowodzi istnienia rozszczepienia jądrowego.
13 stycznia 1939 - Otto Frisch obserwuje rozszczepienie bezpośrednio przez detekcję produktów reakcji. Wraz ze swoim współpracownikiem określają tę przemianę jądrową mianem "rozszczepienia".
Połowa stycznia 1939 - Leo Szilard dowiaduje się o odkryciu rozszczepienia od Eugene Wignera. Od razu zdaje sobie sprawę, iż w reakcji tej, ze względu na mniejszą masę atomową powstałych cząstek, powstaje nadmiar neutronów, które mogą być emitowane.
26 stycznia 1939 - Niels Bohr publicznie ogłasza odkrycie reakcji rozszczepienia na corocznym kongresie fizyki teoretycznej na Uniwersytecie Georga Washingtona w Waszyngtonie.
29 stycznia 1939 - Robert Oppenheimer dowiaduje się o odkryciu rozszczepienia. Uważa on, że nadmiar neutronów musi być wyemitowany oraz, że umożliwia to budowę bomby.
5 lutego 1939 - Niels Bohr dochodzi do wniosku, że U-235 i U-238 mają różne właściwości rozszczepienia. Wnioskuje, iż do rozszczepienia U-238 potrzebne są neutrony prędkie podczas gdy do rozszczepienia U-235 wymagane są neutrony powolne.
Aż do tego momentu istniało bardzo wiele niejasności związanych z rozszczepieniem - za wiele, aby można było stwierdzić czy i w jaki sposób można wywołać samo-podtrzymującą się reakcję łańcuchową. Niepewnymi były zwłaszcza: 1) liczba neutronów wytworzonych w jednym ogniwie reakcji, oraz 2) przekrój czynny dla rozszczepienia i absorpcji dla różnych poziomów energetycznych jąder izotopów uranu. Dla podtrzymania reakcji łańcuchowej istotny jest zarówno znaczący nadmiar produkcji neutronów jak i odpowiednio duży stosunek pomiędzy rozszczepieniem a absorpcją.
Różnice pomiędzy U-235 a U-238 były istotne przy rozważaniu budowy bomby atomowej, czy też innego źródła energii jądrowej. W tamtych czasach do badań dostępny był jedynie uran naturalny, który zawiera jedyne 0.71% U-235.
Marzec 1939 - Fermi i Herbert Anderson odkrywają, że na miejsce każdego neutrona wykorzystanego w reakcji rozszczepienia wyemitowanych jest około dwóch nowych neutronów.
Czerwiec 1939 - Fermi i Szilard publikują w "Physical Review" wyniki eksperymentów, podczas których badali powielanie neutronów w próbce tlenku uranu umieszczonego w zbiorniku z wodą. Okazało się, że uran naturalny i woda nie są w stanie wytworzyć samo-podtrzymującej się reakcji.
3 lipca 1939 - Szilard w liście do Fermiego opisuje idee użycia uranu otoczonego węglem (grafitem) w celu stworzenia reakcji łańcuchowej.
31 sierpnia 1939 - Bohr i John Wheeler publikują w "Physical Review " artykuł analizujący teorię rozszczepienia. Stwierdzili, iż U-235 jest materiałem bardziej rozszczepialnym niż U-238 oraz, że nie odkryty jeszcze pierwiastek 94-239 powinien się charakteryzować równie wysokim stopniem rozszczepienia.
1 września 1939 - Niemcy napadają na Polskę. Rozpoczyna się II Wojna Światowa.