1942 metų gruodžio 2 dieną pirmą kartą buvo gauta grandininė branduolių dalijimosi reakcija ir išbandytas pirmasis branduolinis reaktorius. Toks pirmasis įrenginys, pavadintas pirmuoju Čikagos rentiniu arba katilu (angl. pile), buvo sudarytas iš urano ir grafito blokų. Dauguma darbų siejama su garsaus italų fiziko Enrico Fermi vardu.
Mokslinės prielaidos
1932 metais anglų fizikas Jamesas Chadwickas atrado neutronus, neutralias branduolio daleles. Buvo sukurti neutronų šaltiniai ir su jais atliekami bandymai. Enrico Fermi, įžymus italų fizikas, padarė prielaidą, kad smūgiuojant neutronais galima gauti sunkesnius elementų izotopus. Neutronas neturi elektros krūvio, todėl gali įsiskverbti į labai įelektrintą branduolio struktūrą ir padidinti branduolio masę, t.y. sukurti izotopą. Tai įvyksta daug paprasčiau, negu bombarduojant teigiamomis alfa dalelėmis (helio atomo branduoliais), su kuriomis analogiškus bandymus darė Fredericas Joliot ir Irene Joliot-Curie Paryžiuje.
Fermi su bendradarbiais bombardavo gamtinį uraną neutronais Romoje, o jo idėjos sudominti vokiečių mokslininkai Lisa Meitner, Otto Hahnas ir Fritzas Strassmannas tokius bandymus 4 metus darė Berlyne. Jie patvirtino E. Fermi atradimą, nustatė ir aprašė, kad susidaro ne tik švitinamų elementų sunkesni izotopai, bet ir nauji, gamtoje nesutinkami cheminiai elementai, neptūnis ir plutonis. Didelę nuostabą sukėlė faktas, kad tarp atsiradusių nuklidų yra ir maždaug dvigubai lengvesnio elemento bario. 1939 metų vasarį buvo patvirtintas faktas, kad neutronai padalina urano branduolius į du dalijimosi fragmentus. Šiuo metu yra žinoma iki dviejų tūkstančių dalijimosi produktų.
Fermi atrado, kad neutronų šaltinį apsupus medžiaga, turinčia daug vandenilio, parafinu ar vašku, neutronų sąveika su branduoliais labai sustiprėja. Jis padarė išvadą, kad emituoti iš šaltinio greitieji neutronai, yra sulėtinami vykstant pakartotiniems susidūrimams su parafino vandenilio branduoliais – protonais. Taip išaiškėjo, kad sulėtinti neutronai geriau sąveikauja su branduoliais negu greitieji. Po urano branduolio dalijimosi atradimo, daugelis mokslininkų pradėjo nagrinėti besidauginančiosios grandininės branduolių dalijimosi reakcijos galimybę.
1939 metų pradžioje E. Fermi paskelbė išvadą, kad branduoliams dalijantis yra tikėtinas greitųjų neutronų išspinduliavimas, o grandininė reakcija vyks, jeigu pavyks pasiekti, kad naujai atsirandančių neutronų skaičius būtų ne mažesnis už sugertųjų. Tada dalijimosi reakcija plėsis, apimdama vis naujus branduolius ir neutronų skaičiaus daugėjimo koeficientas bus didesnis už vienetą, nes kiekvieno dalijimosi metu išlekia 2-3 neutronai. Tokių greitų neutronų susekimui nedelsiant buvo atliktas eksperimentas, kuris davė teigiamus rezultatus. Tokius rezultatus gavo ir kitos laboratorijos JAV ir kitose šalyse.
Nobelio premijų lietus
Atradimai branduolio ir neutronų fizikos srityje buvo pažymėti Nobelio premijomis. Nobelio premijos buvo įteiktos Henri Bequereliui 1903 metais už radioaktyvumo reiškinio atradimą, Ernestui Rutherfordui 1908 metais už atomo branduolio buvimo įrodymą, Marie Curie 1911 metais už radžio ir polonio atradimą ir cheminį išskyrimą, 1921 metais Frederickui Soddy už izotopų atradimą ir branduolių skilimo tyrimą, 1927 metais Charlesui Wilsonui už kameros dalelių pėdsakams stebėti išradimą, 1935 metais J. Chadwickui už neutrono atradimą, 1935 metais I. Joliot-Curie ir F. Joliot už dirbtinio radioaktyvumo atradimą, 1938 Enrico Fermi už įrodymą, kad apšvitinus neutronais, gaunami nauji radioaktyvūs elementai ir lėtųjų neutronų vaidmenį branduolinėms reakcijoms, 1939 Ernestui Lawrence'ui už ciklotrono sukūrimą, 1944 metais O. Hahnui už sunkiųjų branduolių dalijimosi atradimą, 1951 metais Glennui Seaborgui už transuraninių elementų tyrimo rezultatus.
