在关于中子诱发核反应的研究中，人们得到了一些在当时看来有些不可思议的结果。人们发现，在由慢中子诱发的铀的某些反应中，反应产物包含了放射性的钡。
这种现象的实质，在1938年得到第一次说明，那一年德国的哈恩和斯特拉斯曼发现了铀核裂变，这就是在慢中子的作用下，铀核分裂成两个质量相近的部分。这种反应后来被仿照生物学中的细菌增殖而命名为裂变。
这一事态的发展，极大地吸引了玻尔的注意力。因为核裂变可以说是在液滴模型的基础上提出来的。玻尔和他的助手罗森菲尔德对这一问题又进行了深入的探索。
他们在研究中发现，天然铀是由好几种不同的同位素组成的。铀238占了99%左右，还有少量的是铀235，此外还有微量的另外两种同位素。
玻尔还分析到，铀238只俘获慢中子，当中子打进它的原子核之后，它不会发生裂变，能够发生裂变的是得到一个慢中子的稀有同位素铀235.
玻尔的分析是建立在对原子核结构及其作用力的充分理解之上的，他从不下没有把握的结论。
铀235的原子量数值的质子和中子的总数永远是个奇数，如果加上一个中子（235+1），就会生成铀236.无数实验证明，含有偶数个粒子的原子核要比有奇数个粒子的原子核结合得紧密。
外来中子可以造成猛烈振动，其程度之大，足以抵消原子核的表面张力，于是，原子核便会分裂成两块，同时还会释放出巨大的能量。
而铀238则不同，它在得到一个中子后，就变成铀239（238+1），这是个有奇数粒子的原子核，它发生裂变的可能性极小。这样，中子就被俘获了，乖乖地留在原子核内。
玻尔郑重地说明，如果能做到把铀235与铀238分离的话，在慢中子的作用下，就能得到一种容易发生裂变的物质，这种物质很可能会放出巨大的能量，引起强烈爆炸。
1939年初，玻尔访问了美国，并把核裂变的消息带到了美国。这在美国同行和美国社会引起的轰动效应是令人吃惊的。对铀元素的研究在美国又掀起热潮。
把裂变归于铀235后，有一些重大问题仍需解决，为什么重原子核是稳定的？为什么自然界中没有原子量超过238的元素？诱发核裂变的临界能量应该是多大？
这次，玻尔在普林斯顿大学，和著名科学家惠勒联起手来，共同进行了富有成效的研究。
惠勒说：“在分析过程中出现了许多问题，从这些问题可以看出玻尔对裂变这个复杂过程的深刻理解。由于过去3年在原子核结构方面取得的成果，这次研究具备了理想的基础。”
同年9月，美国期刊《物理评论》发表了玻尔和惠勒合撰的论文《核裂变的机制》，这篇论文曾经在美国官方的文件中被说成是“这一期间头等重要的成就”。
文中他们为自然界为什么不存在比铀238重的原子核找到了答案：
如果有更多的粒子聚在一起，过了一段时间后，原子核的表面张力就不能克服核内粒子的排斥力。因此，数目在238个以上的粒子将不会聚在一起，天然元素到铀即告终止。
他们还指出：
核裂变的过程中，会发生中子的放射。这些在天然铀裂变中放射出的中子，可能会被铀238吸收，铀238是难得在中子的撞击下裂变的。因此，反应不会像一串点燃的鞭炮那样持续下去。
只有在放出的中子击中另一个铀235的原子核时，才有可能再发生一次裂变。
天然铀的成分表明，中子碰到铀235的机会是很小的，大约为1/139.在它碰到一个铀235原子之前，就会被为数众多的某一个铀238原子吸收掉。
玻尔—惠勒理论不认为有发生链式反应的可能，但只有通过链式反应，从铀里得到神奇的能量，才会有实际价值。
那么，如果铀238在俘获中子后并不发生裂变，它又会变成什么呢？
论文对此也进行了详细论述。
铀238增加一个中子，原子量会变成239，这个奇数粒子是不稳定的，为了回到稳定状态，必须放出一个电子来。于是，又会使一个中子变成带正电的质子，多了一个质子，又意味着原子核外围会多束缚一个电子。
这样就产生了一种新元素，一种在周期表中位于铀后面一位的自然界中并不存在的元素——镎。
由于镎的不稳定性，又会生成另一种新元素——钚。钚可能会像铀235一样发生裂变。
当然，这一切都是基于玻尔认为铀235是裂变物质的观点建立起来的。
这篇论文发表后，把许多科学家的思路引导到裂变所释放的中子以及中子是否会造成链式反应的问题上来。
有几位物理学家提出，铀核发生裂变所释放的中子，能在有利的条件下诱发更多的铀核裂变，过程会持续不断并越来越激烈地进行下去。这就是所谓的链式反应。
哥伦比亚大学的费米和西拉德对此进行了大量的实验。测量结果表明，如果满足下述两个条件，链式反应就可以进行：
中子要被某种低原子量物质减速；反应物一定要用铀，不能用轻于铀的其他元素。
他们很快发表文章，说明一种新的能源就要出现了，它的功率比以往已知的任何一种能源要大千百万倍！
原子一旦裂开了！对于人类到底是祸还是福？科学是造福于人类，还是毁灭人类的重大问题出现在人们面前。
