20世纪30年代，法国科学家约里奥·居里夫妇发现人工放射性，为研究原子核的科学家打开了新路。科学家们发明了各种类型的粒子加速器，用高速α粒子依次轰击周期表上的各种元素，几年内就制造出400多种人工放射性核素。
α粒子实际上是带有正电荷的氦离子，在轰击原子核时因为同性电荷相斥，所以很难射中。意大利科学家费米决定采用中子作为“炮弹”，他把镭和铍均匀混合在一起，制成能够发射大量中子的镭—铍中子源，结果发现将近60多种被中子照射过的元素中，约有40多种能产生放射性核素。他还发现，周期表中原子序数大的重元素在被中子击中以后都不放出α粒子或质子，而是生成原来元素的放射性同位素，这些放射性同位素都放射β射线，也就是放射电子，然后变成原子序数增加1的另一种元素。
当时人们所知道的最重的元素是92号铀。费米想到，用这种办法可以人工制造元素周期表上92号以后的元素，即“超铀元素”，例如用中子轰击铀可以人工生成93号元素，然后再用中子轰击93号元素，就会生成94号元素，再轰击94号元素，又会生成95号元素……。果然，铀被中子击中后开始放射几种不同能量的β射线，似乎表明铀已经变成几种新的放射性同位素。费米立即宣布，自己用人工方法制造出了原子序数分别是93、94和95的超铀元素。他因此获得了1938年诺贝尔物理学奖。
两部分，并放射出2～3个中子很快，其他科学家便发现了费米的结论有误。德国物理化学家哈恩发现，铀俘获中子后所产生的新物质其性质与质量数几乎是铀的一半的钡极为相似。奥地利物理学家梅特涅提出了关于铀核裂变现象的解释，即由于铀核中有92个质子和146个中子，因此是一种很不稳定的原子核。一旦铀俘获了中子以后，由于受到中子带来的外来能量的扰动，结果使得铀原子核变形成为椭圆状，随后变为哑铃形，直到核内的电磁斥力把几乎相等的两部分从哑铃的颈部完全断裂开来，形成两个新的中等质量数的原子核，同时放射出2～3个中子。
此时人们才明白，原来费米并非制造了什么新元素，而是把铀原子分裂成大致相等的两块。与此同时，原子核中还释放出巨大的能量。此后，人类开始进入利用原子能的新时代。哈恩因此获得1944年诺贝尔物理学奖。