โครงการแมนแฮตตัน
เมื่อความลับเกี่ยวกับปฎิกิริยานิวเคลียร์ได้ถูกค้นพบ นักวิทยาศาสตร์ฝ่ายสัมพันธมิตรจึงได้พยายาม หาทางที่จะนำเอาพลังงานมหาศาลนี้มาใช้เป็นอาวุธ โครงการแมนฮัตตันจึงได้อุบัติขึ้น เพื่อพัฒนาพลังงานนิวเคลียร์ ควบคู่ไปกับอาวุธมหาประลัย เพื่อทดลองกับชีวิตจริงๆ
ทฤษฎีที่เกี่ยวกับอะตอมที่เป็นรูปธรรมแรกสุด คือทฤษฎี อะตอมของดาลตัน ตั้งขึ้นในปี
ค.ศ. 1803 โดยได้กล่าวไว้แต่เพียงว่า อะตอมคือหน่วยที่เล็กที่สุดของสสาร
ส่วนอะตอมเป็นอย่างไรนั้นได้มีผู้ทดลองและตั้งทฤษฎีในอตนปลายคริสต์ศ๖วรรษที่ 19
โดยในปีค.ศ. 1897 เจ.เจ. ทอมป์สัน นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ
ได้ค้นพบอนุภาคอิเล็กตรอนที่เป็นส่วนประกอบของอะตอมได้เป็นครั้งแรก ต่อมาในปี ค.ศ.
1905 อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ นักฟิสิกส์ชาวเยอรมันเชื้อสายยิว
ได้เสนอทฤษฎีสัมพัทธภาพเฉพาะขึ้น คือสมการ E = MC2
ความหมายของสมการนี้อธิบายได้ว่า มวลสารและพลังงานมีความสัมพันธ์กันอย่างใกล้ชิด
และที่สภาพเหมาะสมมวลสารสามารถเปลี่ยนเป็นพลังงานอันมหาศาลได้
มวลสารเพียงแค่ครึ่งกิโลกรัม จะให้พลังงานเท่ากับแรงระเบิด ทีเอ็นที ขนาด 10
ล้านตันเลยทีเดียว แต่ในสมัยนั้นไม่มีนักวิทยาศาสตร์ยอมรับทฤษฎีดังกล่าว
เพราะเป็นเรื่องที่ล้ำยุคเกินกว่าจะเข้าถึง และไม่มีใครสามารถบอกได้ว่า
จะทำให้มวลสารปลดปล่อยพลังงานมหาศาลออกมาได้โดยวิธีใด
ต่อมา เออร์เนสต์ รัทเทอร์ฟอร์ด นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ ได้นำผลงานการค้นพบของ
ทอมป์สัน ไปค้นคว้าต่อ และเสนอแบบจำลองของอะตอมขึ้นว่า อะตอมประกอบด้วย อิเล็กตรอน
ซึ่งมีประจุลบโคจรรอบนิวเคลียสที่มีประจุบวก
เหมือนกับดาวเคราะห์โคจรรอบดวงอาทิตย์นั่นเอง
นิลส์ บอร์ นักฟิสิกส์ชาวเดนมาร์ก กลับไม่ค่อยจะเห็นด้วยนักกับทฤษฎีของ รัทเทอร์ฟอร์ด และได้ทำการค้นคว้าวิจัย และปรับปรุงทฤษฎีของ รัทเทอร์ฟอร์ด ให้สมบรูณ์ขึ้น โดยบอร์ได้ค้นพบว่า อิเล็กตรอน ไม่ได้โคจรรอบนิวเคลียสในลักษณะที่มีวงโคจรเฉพาะตัวเหมือนดาวเคราะห์โคจรรอบดวงอาทิตย์ อย่างที่รัทเทอร์ฟอร์ดเข้าใจ แต่อิเล็กตรอน จะโคจรรอบอิเล็กตรอนอย่างรวดเร็ว และสามารถเปลี่ยนระดับชั้นของวงโคจรได้ ทำให้เกิดเสถียรภาพของระดับพลังงาน
วงการวิทยาศาสตร์ด้านฟิสิกส์เกี่ยวกับอะตอม รุดหน้าไปอย่างรวดเร็ว
มีนักฟิสิกส์ทั้งด้านทฤษฎีและนักทดลองหลายคนพยายามที่จะเข้าถึงความลับของอะตอมและนิวเคลียส
จึงนับเป็นย่างก้าวการเริ่มต้นของนิวเคลียส และภายหลังจากที่ รัทเทอร์ฟอร์ด
ได้ทำการค้นคว้าเกี่ยวกับอะตอมมาหลายปี รัท เทอร์ฟอร์ด
ก็คิดว่าสามารถเพิ่มโปรตอนเข้าไปในนิวเคลียส ของธาตุใดธาตุหนึ่งได้
ธาตุนั้นจะต้องเปลี่ยนยเป็นธาตุอื่นก่อน
ซึ่งเป็นแนวคิดเดียวกับการเล่นแร่แปรธาตุ
เพราะเป็นที่ทราบกันดีว่าในตอนนั้นว่าแต่เพียงว่า นิวเคลียสของอะตอมประกอบด้วย
โปรตอนซึ่งมีประจุบวก ต่างกันตรงที่การเล่นแร่แปรธาตุนั้น
มุ่งเปลี่ยนธาตุหนึ่งให้กลายเป็นอีกธาตุหนึ่ง โดยมิได้ใช้วิธีทางวิทยาศาสตร์
รัท เทอร์ฟอร์ด พยายามพิสูจน์ความคิดนี้ โดยใช้อนุภาค แอลฟา ซึ่งประกอบด้วย
โปรตอน 2 ตัว ระดมยิงนิวเคลียสของก๊าซต่างๆ
โดยการยัดเยียดโปรตอนให้แก่นิวเคลียสโดยตรง
เพื่อติดตามดูว่าจะเกิดธาตุใหม่ขึ้นหรือไม่ ในที่สุด รัท เทอร์ฟอร์ด
ก็ประสบความสำเร็จ เพราะในปี ค.ศ. 1919 รัท เทอร์ฟอร์ด
ได้ทดลองใช้อนุภาคแอลฟาระดมยิงอะตอมของก๊าซไนโตรเจน ซึ่งมีโปรตอน 7 ตัว
ในนิวเคลียส ผลที่ได้จาการทดลองครั้งนั้นคือ ได้ก๊าซออกซิเจน ซึ่งเป็นธาตุที่มี
โปรตอน 8 ตัว และไฮโดรเจน ซึ่งมีโปรตอน 1 ตัว
แต่ปรากฎการณ์นี้เกิดขึ้นได้ยากมาก เพราะอนุภาคแอลฟาและนิวเคลียสของไนโตรเจน
มีประจุบวกที่คอยผลักกันอยู่ จึงเป็นการยากที่จะยัดเยียดได้
