Astfel, Rutherford isi da seama ca atomul este format la randul lui dintr-un mic nucleu (care contine particule cu sarcina electrica pozitiva-protoni) inconjurat de un anumit numar de particule cu sarcina electrica negativa-electroni. In 1919, bombardand cu particule a un anumit element-Azotul-, Rutherford a reusit sa transforme atomii acestuia in atomi ai elementelor Hidrogen si Oxigen. Prin mijloace artificiale, acest fizician a reusit sa faca primul pas adevarat catre cucerirea energiei care tine unite particulele atomului - energia atomica.
Astfel, Rutherford demonstreaza contrariul teoriei lui Democrit referitoare la indivizibilitatea atomului.
Mai tarziu, studiind radiactivitatea, Albert Einstein isi da seama ca a distruge cea mai mica particica a materiei inseamna a elibera o mare cantitate de energie.
In anul 1931, fizicianul englez, James Chadwick, descopera ca nucleul contine, pe langa protoni, particule lipsite de sarcina electrica, pe care le numeste neutroni. Mai tarziu, fizicianul italian Enrico Fermi avea sa foloseasca neutronul pentru a bombarda si dezintegra nucleul, eliberand astfel energia din el. Fara sa-si dea seama, Chadwick gasise cheia fisiunii nucleare, adevarata cheie pentru cucerirea energiei atomice.
In jurul anilor 1932-1933 fizica atomica a facut o serie de pasi importanti. La laboratorul Cavendish din Cambridge, fizicienii Cockcroft si Walton dezvolta experienta profesorului lor, Rutherford, si bombardeaza nucleele de Litiu cu protoni, generati pe cale artificiala, reusind sa-i dezintegreze si sa-i transmute in nuclee de Heliu.
In 1933, la Londra, fizicianul maghiar Leo Szilard intuieste posibilitatea folosirii in scopuri militare a imensei energii nucleare. Dar nu este decat o intuitie, deoarece fizica este inca departe de a poseda,fie chiar numai din punct de vedere teoretic, cheia pentru cucerirea energiei atomice.
Din 1925 in Germania se instaureaza guvernul lui Hitler care ii persecuta pe evrei si astfel foarte multi evrei printre care si mari fizicieni parasesc Germania, refugiindu-se in alte tari. Intre anii 1933-1935 pleaca in America multi oameni de stiinta printre care : Albert Einstein, Edward Teller (fizician maghiar, parintele bombei cu Hidrogen), Eugen Wigner, James Franck, Leo Szilard, iar in 1938 si Enrico Fermi. In acesti ani in America are loc cea mai mare concentrare de oameni de stiinta cunoscuta vreodata. Daca pana acum oamenii de stiinta din tarile Europei studiau impreuna la o universitate din Anglia, Franta sau Germania, iar descoperirile pe care le facea unul dintre ei aveu sa fie cunoscute si aprofundate de toti, de acum inainte fiecare tara avea sa tina in secret mai ales descoperirile care se realizau in fizica atomica.
Inainte de a pleca in America, Enrico Fermi descopera reactiile nucleare efectuate de neutronii incetiniti cu grafit sau apa grea, si va folosi mai tarziu neutronii incetiniti pentru a determina reactiile in lant.
In anul 1938 fizicienii germani Otto Hahn si Fritz Strassman descopera, la Berlin, ca in procesul de fisiune (divizarea nucleului de Uraniu in doua cu ajutorul unui neutron), se dezvolta o mare cantitate de energie.Tot atunci ei descopera si posibilitatea realizarii unei reactii in lant. Astfel se contureaza ideea realizarii unei arme atomice pe baza unei reactii in lant. Dupa aceasta descoperire, in Germania nu se mai face nici un comentariu si nu mai apare nici o publicatie stiintifica referitoare la acest subiect. Acest lucru da de banuit oamenilor de stiinta din America, banuielile lor confirmandu-se cand, pe neasteptate, nazistii interzic exploatarea Uraniului din bogatele mine cehoslovace pe care pusesera stapanire, ceea ce insemna ca fizicienii germani se gandeau la folosirea Uraniului pentru a construi o bomba atomica. Si intradevar, la Institutul Kaiser Wilhelm din Berlin, fizicianul german Werner Heisenberg lucreaza la proiectul bombei atomice.
In anul 1939 izbucnirea razboiului mondial intrerupe pasnicul "voiaj spre necunoscut" : stiinta si tehnica sunt mobilizate sa slujeasca unor scopuri distructive.
In acelasi an trei dintre fizicienii emigrati in America, Szilard, Wigner si Fermi, ii trimit , cu ajutorul lui Einstein, o scrisoare presedintelui Americii, Francklin Delano Roosevelt, prin care ii comunica descoperirile facute in ultima perioada (o masa mare de Uraniu poate determina o reactie in lant, aceasta reactie dezvoltand o uriasa cantitate de energie, iar acest fenomen nou ar putea duce la construirea unor bombe extrem de puternice), il instiinteaza pe presedinte ca germanii cunosc deja aceste lucruri si probabil ca planuiesc construirea unor bombe de acest fel, constituind astfel un pericol pentru intreaga lume si ii cer aprobarea de a crea o arma atomica, sperand sa realizeze acest lucru inaintea germanilor. In acelasi an presedintele da acordul fizicienilor de a actiona, toate planurile si operatiunile devin strict secrete, insa doar din 1941 se intra in faza concreta a realizarii bombei atomice. Aceasta operatiune a fost numita 'Proiectul Manhattan' si a fost condusa de generalul Leslei Richard Groves. Pentru realizarea acestui proiect s-au cheltuit in total aproximativ trei miliarde de dolari, iar dupa doi ani aproape 150 de mii de persoane lucreaza in cel mai mare secret la acest proiect. Acest secret nu il cunostea nici macar Einstein care a aflat de existenta unei bombe atomice dupa explozia de la Hiroshima, cand evenimentul a aparut in ziare.
In 1942 Fermi construieste o pila atomica formata din placi de grafit si cilindri de Uraniu, dispusi alternativ, in care reactia in lant sa se autointretina, bombardarea nucleelor de Uraniu realizandu-se cu neutronii incetiniti care treceau prin grafit.
In acelasi an, unui tanar fizician, pe nume Julius Robert Oppenheimer, i s-a cerut sa se ocupe de partea proiectului referitoare la fabricarea armelor atomice. Intre timp, in Germania studiile si proiectele pentru realizarea unei bombe atomice se desfasurau foarte greu, deoarece mai ramasesera foarte putini fizicieni care sa se ocupe de acest lucru. Era nevoie de multi tehnicieni, mecanici, chimisti si de foarte multi bani pe care guvernul german nu isi permitea sa-l risipeasca si, de asemenea, nu dispuneau de Uraniul si de apa grea necesare. Convinsi ca in aceste conditii nu vor reusi niciodata sa realizeze o bomba atomica, fizicienii germani au hotarat sa realizeze niste reactoare nucleare. Ei faceau rost de apa grea necesara de la uzina din Rjukan (Norvegia), care era sub stapanirea lor. Dar, in 1943, niste soldati norvegieni, instruiti de englezi, bombardeaza uzina, distrugand toata cantitatea de apa grea care se afla acolo si blocand astfel planurile germanilor.
La sfarsitul anului 1942 lui Robert Oppenheimer ii vine ideea de a construi un laborator imens care sa reuneasca pe toti atomistii din America si toate cercetarile care se refereau la proiectul construirii unei bombe atomice.
