眾所周知，原子彈的出現(xiàn)，與其他科學(xué)技術(shù)上的發(fā)明一樣，有著自己的發(fā)生和發(fā)展過(guò)程。早在19世紀(jì)初，人們就已經(jīng)知道自然界的物質(zhì)成千上萬(wàn)，性質(zhì)千差萬(wàn)別，它們都是由一些有限的基本元素組成的，而每種元素又是由許多化學(xué)性質(zhì)相同的微粒——原子組成的，感興趣的讀者可以跟著知秀網(wǎng)小編一起往下看。

1896年，法國(guó)物理學(xué)家貝克勒爾和波蘭出生的年輕科學(xué)家居里夫人發(fā)現(xiàn)自然界有一些元素的原子核能自發(fā)地放出一些肉眼看不見(jiàn)的射線，這些射線可以使照相底片感光;元素在發(fā)出射線時(shí)，會(huì)釋放出部分能量，同時(shí)它自身就轉(zhuǎn)變成具有另一種性質(zhì)的新元素。于是他們把元素的這種性質(zhì)叫作天然放射性，把元素原子核的這種轉(zhuǎn)變過(guò)程叫做核衰變。這不僅加深了人們對(duì)原子結(jié)構(gòu)復(fù)雜性的認(rèn)識(shí)，而且使人們意識(shí)到在原子核內(nèi)蘊(yùn)藏著巨大的能量。

首先找到利用核能途徑的人是費(fèi)米。費(fèi)米出生在意大利羅馬一個(gè)鐵路職工家庭，年輕的時(shí)候曾在德國(guó)學(xué)習(xí)。他25歲就當(dāng)上了羅馬大學(xué)第一任理論物理學(xué)教授，1938年底移居美國(guó)。1934年，法國(guó)物理學(xué)家約里奧·居里夫婦宣布，他們用X粒子轟擊鋁、硼的時(shí)候，產(chǎn)生了人工放射物質(zhì)。費(fèi)米得知這一消息后，決定試用中子產(chǎn)生人工放射現(xiàn)象。費(fèi)米按照元素周期表的順序，從氫開(kāi)始，用中子順序轟擊，當(dāng)試驗(yàn)第八號(hào)元素氟時(shí)，得到了人工放射性。在接下來(lái)的試驗(yàn)中，他又發(fā)現(xiàn)在中子轟擊鈾時(shí)，產(chǎn)生了從未見(jiàn)過(guò)的新元素。1934年6月他宣布了這個(gè)發(fā)現(xiàn)，但并沒(méi)意識(shí)到在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中可能引起了鈾的裂變。

1934年10月，費(fèi)米的助手發(fā)現(xiàn)，當(dāng)用中子轟擊金屬銀來(lái)產(chǎn)生人工放射性時(shí)，有一種奇怪的現(xiàn)象，就是放在銀附近的鋁可能影響銀的放射性。助手把這個(gè)現(xiàn)象報(bào)告了費(fèi)米。在費(fèi)米指導(dǎo)下做了進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)，確定在中子源和銀之間的鋁板可以增加銀在中子照射以后產(chǎn)生的放射性。鋁是重物質(zhì)，費(fèi)米提出把鋁換成石蠟，重新做實(shí)驗(yàn)。沒(méi)想到，在中子源和銀中間放置石蠟以后，竟使銀的放射強(qiáng)度提高了100倍。怎樣解釋這種現(xiàn)象呢?費(fèi)米提出慢中子效應(yīng)：中子含有大量氫的物質(zhì)的時(shí)候，和氫原子核——質(zhì)子發(fā)生碰撞，速度變慢了，更容易被銀原子核所俘獲，所以產(chǎn)生的人工放射性更強(qiáng)。由于發(fā)現(xiàn)了中子效應(yīng)，費(fèi)米獲得1938年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

在費(fèi)米發(fā)現(xiàn)用中子轟擊鈾可以產(chǎn)生超鈾元素后，在巴黎的約里奧·居里夫婦和柏林的哈恩、梅特納都認(rèn)真研究了這個(gè)問(wèn)題。1938年秋天，哈恩和斯特拉斯曼精確分析了中子轟擊鈾以后的產(chǎn)物，發(fā)現(xiàn)有鋇存在。鋇的原子量大約是鈾的一半，這說(shuō)明鈾原子核在中子轟擊下分裂成兩半。哈恩把實(shí)驗(yàn)情況寫(xiě)信告訴了梅特納。梅特納立刻從數(shù)學(xué)上進(jìn)行分析。她認(rèn)為：每裂變一個(gè)原子可以放出大約兩億電子伏的能量。裂變反應(yīng)的發(fā)現(xiàn)震驚了科學(xué)界，因?yàn)樗f(shuō)明鈾分裂的時(shí)候可以放出兩個(gè)中子，而這兩個(gè)中子又可能引起兩個(gè)鈾核分裂，這樣就能夠從一個(gè)鈾核裂變引起二、四、八、十六等等鈾核裂變。這是連鎖反應(yīng)，它將釋放出無(wú)比巨大的能量。

裂變反應(yīng)正好是在第二次世界大戰(zhàn)的導(dǎo)火線已經(jīng)點(diǎn)燃的時(shí)刻發(fā)現(xiàn)的。移居美國(guó)的匈牙利物理學(xué)家西拉德等人，意識(shí)到可能利用核裂變制成有空前破壞力的原子彈。1939年7月，他在拜訪了羅斯?？偨y(tǒng)的好友和私人顧問(wèn)、經(jīng)濟(jì)學(xué)家薩克斯以后，又和愛(ài)因斯坦會(huì)晤，請(qǐng)愛(ài)因斯坦在給羅斯福的信上簽名，信由薩克斯交給羅斯福。這封信闡述了研制原子彈對(duì)美國(guó)安全的重要性。羅斯福被這封信打動(dòng)了，決定支持研制原子彈的工作。

1941年12月，美國(guó)政府決定大量撥款和充分利用科技力量研制原子彈。1942年，成立了美、英、加三國(guó)共同研制原子彈的委員會(huì)。同年8月，美國(guó)制定了研制原子彈的“曼哈頓計(jì)劃”?！奥D計(jì)劃”大致有三方面的內(nèi)容：生產(chǎn)钚，生產(chǎn)濃縮鈾-235，研制炸彈。這三方面的工作由幾支研究力量來(lái)完成。第一支研究力量由康普頓領(lǐng)導(dǎo)的芝加哥大學(xué)冶金實(shí)驗(yàn)室和杜邦公司組成，主要任務(wù)是生產(chǎn)足夠數(shù)量的钚。第二支研究力量由勞倫斯領(lǐng)導(dǎo)的加利福尼亞實(shí)驗(yàn)室和幾家公司組成，任務(wù)是用電磁法分離濃縮鈾-235。第三支研究力量由尤里博士領(lǐng)導(dǎo)的哥倫比亞大學(xué)的代用合金實(shí)驗(yàn)室和幾家公司組成，任務(wù)是用擴(kuò)散方法生產(chǎn)濃縮鈾-235。第四支研究力量是由奧本海默領(lǐng)導(dǎo)的洛斯·阿拉莫斯實(shí)驗(yàn)室，它的主要任務(wù)是得到足夠的裂變材料，立刻制成實(shí)戰(zhàn)用的原子彈。

1942年，關(guān)于怎樣設(shè)計(jì)原子彈，它究竟應(yīng)該有多大，誰(shuí)都不知道。在研制過(guò)程中，設(shè)計(jì)出了兩種炸彈型式：一種是“槍式”原子彈。它主要是通過(guò)增加核裝藥的數(shù)量達(dá)到超臨界狀態(tài)的。1945年美國(guó)投在日本的第一顆原子彈就是槍式原子彈。它的外形是個(gè)細(xì)長(zhǎng)體，當(dāng)量約為2萬(wàn)噸，核裝藥為鈾-235，有效利用率為2%左右。因此，理論上只要裂變1千克鈾-235就夠用，但實(shí)際上卻用了50多千克。雖然槍式原子彈效率低，但構(gòu)造簡(jiǎn)單，容易制造。

一種是“收聚式”原子彈。它利用炸藥的爆轟，形成一個(gè)向中心收縮聚攏的球面形狀的壓力波，從各個(gè)方向均勻地壓縮核裝藥，并且越到中心壓力越大。核裝藥受到強(qiáng)烈的壓縮，密度大大增高，能夠?qū)崿F(xiàn)高度超臨界現(xiàn)狀，使比較多的核裝藥發(fā)生裂變反應(yīng)，從而提高了它的有效利用率。美國(guó)投到日本的第二顆原子彈就是“收聚式”原子彈。

原子彈在第二次世界大戰(zhàn)末期首次用于實(shí)戰(zhàn)。1945年8月6日和9日，美國(guó)分別將一顆取名“小男孩”的鈾彈和一顆取名“胖子”的钚彈投到日本的廣島和長(zhǎng)崎，給這兩個(gè)城市和居民造成巨大的破壞和傷亡，引起了世界各國(guó)的重視。1949年8月29日，前蘇聯(lián)也進(jìn)行了第一次核試驗(yàn)。此后，美蘇兩國(guó)展開(kāi)了長(zhǎng)時(shí)期的核軍備競(jìng)賽。