L’uranio naturale è costituito da due isotopi, uno con peso atomico pari a 235, l’altro pari a 238: vi sono 140 atomi di 238U per ogni atomo di 235U.
Bohr e Wheeler mostrarono che era più probabile che la fissione si verificasse negli atomi ²³⁵U e che era più probabile che la fissione venisse provocata dai neutroni lenti che non da quelli veloci. Il loro scritto fu pubblicato nel 1939.
Fu una fatale coincidenza che tali scoperte venissero compiute alla vigilia delo scoppio della guerra . Si pensò all’immensa quantità di energia liberata in una reazione di fissione a catena e che poteva essere utilizzata anche come esplosivo.
Le ricerche cominciarono negli Stati Uniti, in Gran Bretagna, in Francia, nell’Unione Sovietica, in Germania e forse anche in altri paesi.
La misurazione del valore delle forze d’urto neutroniche mostrarono che una reazione a catena non poteva essere realizzata in una massa di uranio naturale comunque grande, ma vi erano altre due possibilità.
1) Accrescere la probabilità che i neutroni disponibili provocassero ulteriori fissioni nei rari atomi di ²³⁵U, rallentando i neutroni stessi, cosa che si poteva realizzare ponendo le barre di uranio naturale metallico in un moderatore. Ciò avrebbe dato luogo a una reazione non abbastanza veloce per una bomba, ma dischiudeva la prospettiva dell’energia nucleare.
Inoltre questo tipo di reazione nucleare portava alla creazione di ²³⁹P, combustibile adatto alle reazioni di una bomba nucleare.
2) Separare l’235U fissile dall’238U non fissile; se l’uranio naturale veniva arricchito in ²³⁵U, diventava possibile una reazione a catena. In una massa di uranio 235 puro, ogni collisione neutronica causerebbe fissione. Ciò avverrebbe con neutroni di qualsiasi energia: non sarebbe necessario rallentare i neutroni e la reazione a catena sarebbe abbastanza rapida da rendere possibile una bomba.
In un primo tempo questa seconda possibilità sembrò fuori questione, per le difficoltà di separare l’²³⁵U dall’²³⁸U; dal momento che le caratteristiche chimiche dei due atomi erano le stesse, non si poteva impiegare nessun processo chimico e i processi fisici di separazione sembravano industrialmente inaccessibili.