اكتشاف الانشطار النووي

في أواخر القرن التاسع عشر، أجرى العلماء تجارب متكررة على أنبوب أشعة الكاثود ، الذي أصبح آنذاك جهازًا أساسيًا في المختبرات. وكان من الممارسات الشائعة توجيه أشعة الكاثود نحو مواد مختلفة ومراقبة النتائج. كان لدى ويلهلم رونتجن شاشة مطلية ببلاتينوسيانيد الباريوم ، والتي كانت تتوهج عند تعرضها لأشعة الكاثود. في 8 نوفمبر 1895، لاحظ أنه على الرغم من عدم توجيه أنبوب أشعة الكاثود نحو الشاشة المغطاة بالكرتون الأسود، إلا أن الشاشة استمرت في التوهج. وسرعان ما اقتنع بأنه اكتشف نوعًا جديدًا من الأشعة، والتي تُعرف اليوم بالأشعة السينية . في العام التالي، كان هنري بيكريل يجري تجارب على أملاح اليورانيوم المتوهجة ، وتساءل عما إذا كانت هي الأخرى قادرة على إنتاج الأشعة السينية. ^{[ 3 ]} في الأول من مارس عام 1896، اكتشف أنها تُنتج أشعة بالفعل، ولكن من نوع مختلف، وحتى عندما تم حفظ ملح اليورانيوم في درج مظلم، فإنه لا يزال يُكوّن صورة شديدة الوضوح على لوحة الأشعة السينية، مما يشير إلى أن الأشعة تأتي من الداخل، ولا تتطلب مصدر طاقة خارجي. ^{[ 4 ]}

على عكس اكتشاف رونتجن، الذي أثار فضولًا واسعًا لدى العلماء وعامة الناس على حد سواء لقدرة الأشعة السينية على إظهار العظام داخل جسم الإنسان، لم يُحدث اكتشاف بيكريل تأثيرًا يُذكر في ذلك الوقت، وسرعان ما انتقل بيكريل نفسه إلى أبحاث أخرى. ^{[ 5 ]} اختبرت ماري كوري عينات من أكبر عدد ممكن من العناصر والمعادن بحثًا عن دلائل على وجود أشعة بيكريل ، وفي أبريل 1898 وجدتها أيضًا في الثوريوم . وأطلقت على هذه الظاهرة اسم "النشاط الإشعاعي". ^{[ 6 ]} إلى جانب بيير كوري وغوستاف بيمون، بدأت بدراسة خام اليورانيوم المعروف باسم " البيتشبلند " ، والذي وُجد أنه أكثر إشعاعًا من اليورانيوم الذي يحتويه. دلّ هذا على وجود عناصر مشعة إضافية. كان أحدهما مشابهًا كيميائيًا للبزموت ، ولكنه شديد الإشعاع، وفي يوليو 1898 نشروا بحثًا خلصوا فيه إلى أنه عنصر جديد أطلقوا عليه اسم " البولونيوم ". أما الآخر فكان مشابهًا كيميائيًا للباريوم، وفي بحث نُشر في ديسمبر 1898 أعلنوا اكتشاف عنصر ثانٍ غير معروف سابقًا، أطلقوا عليه اسم " الراديوم ". لكن إقناع المجتمع العلمي كان أمرًا آخر. فقد ثبت أن فصل الراديوم عن الباريوم في الخام صعب للغاية. استغرق الأمر ثلاث سنوات لإنتاج عُشر غرام من كلوريد الراديوم ، ولم ينجحوا أبدًا في عزل البولونيوم. ^{[ 7 ]}

في عام ١٨٩٨، لاحظ إرنست رذرفورد أن الثوريوم يُصدر غازًا مشعًا. عند فحصه لهذا الإشعاع، صنّف إشعاع بيكريل إلى نوعين، أطلق عليهما اسم إشعاع ألفا (α) وإشعاع بيتا (β). ^{[ ٨ ]} لاحقًا، اكتشف بول فيلار نوعًا ثالثًا من إشعاع بيكريل، والذي سُمّي، وفقًا لتصنيف رذرفورد، " أشعة غاما ". ولاحظ كوري أيضًا أن الراديوم يُصدر غازًا مشعًا. وقد ثبت أن تحديد التركيب الكيميائي لهذا الغاز أمرٌ صعب؛ إذ وجد رذرفورد وفريدريك سودي أنه خامل، يشبه إلى حد كبير غاز الأرغون . وأصبح يُعرف فيما بعد باسم الرادون . حدّد رذرفورد أشعة بيتا على أنها أشعة كاثودية (إلكترونات)، وافترض -وأثبت ذلك مع توماس رويدز عام ١٩٠٩- أن جسيمات ألفا هي نوى ذرات الهيليوم . ^{[ 9 ] [ 10 ]} لاحظ رذرفورد وسودي التحلل الإشعاعي للعناصر، فصنفا النواتج المشعة وفقًا لمعدلات اضمحلالها المميزة، مقدمين بذلك مفهوم نصف العمر . ^{[ 9 ] [ 11 ]} في عام 1903، استخدم سودي ومارجريت تود مصطلح " النظير " لوصف الذرات المتطابقة كيميائيًا وطيفيًا، ولكنها تختلف في نصف عمرها الإشعاعي. ^{[ 12 ] [ 13 ]} اقترح رذرفورد نموذجًا للذرة يتكون من نواة صغيرة جدًا وكثيفة وموجبة الشحنة من البروتونات ، محاطة بإلكترونات سالبة الشحنة تدور حولها ( نموذج رذرفورد ). ^{[ 14 ]} طور نيلز بور هذا النموذج في عام 1913، فوفقه مع السلوك الكمي للإلكترونات ( نموذج بور ). ^{[ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]}

لاحظ كلٌّ من سودي وكازيمير فايانز، بشكلٍ مستقل، عام 1913، أن تحلل جسيمات ألفا يُؤدي إلى انزياح الذرات مرتبتين إلى أسفل في الجدول الدوري ، بينما يُعيد فقدان جسيمين من جسيمات بيتا الذرة إلى موقعها الأصلي. وفي إعادة تنظيم الجدول الدوري الناتجة، وُضع الراديوم في المجموعة الثانية، والأكتينيوم في المجموعة الثالثة، والثوريوم في المجموعة الرابعة، واليورانيوم في المجموعة السادسة. وقد ترك هذا فراغًا بين الثوريوم واليورانيوم. وتوقع سودي أن هذا العنصر المجهول، الذي أشار إليه (نسبةً إلى ديمتري مندليف ) باسم "إيكاتانتاليوم"، سيكون باعثًا لجسيمات ألفا بخصائص كيميائية مشابهة للتنتاليوم (المعروف الآن باسم التنتالوم ). ^{[ 18 ] [ 19 ] [ 20 ]} ولم يمضِ وقتٌ طويل حتى اكتشفه فايانز وأوزوالد هيلموت جوهرينغ كناتج تحللٍ لناتج باعث لجسيمات بيتا من الثوريوم. استنادًا إلى قانون الإزاحة الإشعاعية لفايانس وسودي ، كان هذا نظيرًا للعنصر المفقود، والذي أطلقوا عليه اسم "بريفيوم" نظرًا لقصر عمر النصف له. ومع ذلك، كان باعثًا لجسيمات بيتا، وبالتالي لا يمكن أن يكون النظير الأصلي للأكتينيوم. لا بد أنه نظير آخر. ^{[ 18 ]}

تولى عالمان من معهد القيصر فيلهلم (KWI) في برلين-دالم مهمة البحث عن النظير المفقود. كان أوتو هان قد تخرج من جامعة ماربورغ ككيميائي عضوي، لكنه عمل باحثًا ما بعد الدكتوراه في جامعة كوليدج لندن تحت إشراف السير ويليام رامزي ، وتحت إشراف رذرفورد في جامعة ماكجيل ، حيث درس النظائر المشعة. في عام 1906، عاد إلى ألمانيا، حيث أصبح مساعدًا لإميل فيشر في جامعة برلين . في ماكجيل، اعتاد هان العمل عن كثب مع فيزيائي، لذا تعاون مع ليز مايتنر ، التي حصلت على درجة الدكتوراه من جامعة فيينا عام 1906، ثم انتقلت إلى برلين لدراسة الفيزياء تحت إشراف ماكس بلانك في جامعة فريدريش فيلهلم . وجدت مايتنر أن هان، الذي كان في نفس عمرها تقريبًا، أقل ترهيبًا من زملائه الأكبر سنًا والأكثر تميزًا. ^{[ 21 ]} انتقل هان وميتنر إلى معهد القيصر فيلهلم للكيمياء الذي أُنشئ حديثًا عام 1913، وبحلول عام 1920 أصبحا رئيسي مختبريهما هناك، مع طلابهما وبرامجهما البحثية ومعداتهما الخاصة. ^{[ 21 ]} وفرت المختبرات الجديدة فرصًا جديدة، إذ أصبحت المختبرات القديمة ملوثة جدًا بالمواد المشعة لدرجة حالت دون دراسة المواد ذات الإشعاع الضعيف. طورا تقنية جديدة لفصل مجموعة التنتالوم عن البيتشبلند، على أمل أن تُسرّع هذه التقنية عملية عزل النظير الجديد. ^{[ 18 ]}

توقف العمل بسبب اندلاع الحرب العالمية الأولى عام 1914. تم استدعاء هان للخدمة في الجيش الألماني، وأصبحت مايتنر متطوعةً في مجال التصوير الإشعاعي في مستشفيات الجيش النمساوي. ^{[ 22 ]} عادت إلى معهد القيصر فيلهلم في أكتوبر 1916. انضمت هان إلى وحدة قيادة الغاز الجديدة في المقر الإمبراطوري في برلين في ديسمبر 1916 بعد تنقلها بين الجبهتين الغربية والشرقية، وبرلين، وليفركوزن بين صيف 1914 وأواخر 1916. ^{[ 23 ]}

تم استدعاء معظم الطلاب ومساعدي المختبر والفنيين، لذا اضطرت هان، التي كانت متمركزة في برلين بين يناير وسبتمبر 1917، ^{[ 24 ]} وميتنر إلى القيام بكل شيء بأنفسهما. وبحلول ديسمبر 1917، تمكنت من عزل المادة، وبعد مزيد من العمل، تمكنتا من إثبات أنها بالفعل النظير المفقود. قدمت ميتنر نتائجها ونتائج هان للنشر في مارس 1918 في المجلة العلمية " Physikalischen Zeitschrift" تحت عنوان " Die Muttersubstanz des Actiniums; ein neues radioaktives Element von langer Lebensdauer" . ^{[ 18 ] [ 25 ]}

على الرغم من أن فايانز وغورينغ كانا أول من اكتشف العنصر، إلا أن العرف كان يقتضي تمثيل العنصر بنظيره الأطول عمراً والأكثر وفرة، ولم يكن مصطلح "بريفيوم" مناسباً. وافق فايانز على تسمية مايتنر وهان للعنصر " بروتاكتينيوم "، وتخصيص الرمز الكيميائي "Pa" له. في يونيو 1918، أعلن سودي وجون كرانستون أنهما استخلصا عينة من النظير، لكنهما، على عكس هان ومايتنر، لم يتمكنا من وصف خصائصه. أقرّا بأسبقية هان ومايتنر، ووافقا على الاسم. بقي ارتباطه باليورانيوم لغزاً، إذ لم يتحلل أي من نظائر اليورانيوم المعروفة إلى بروتاكتينيوم. وظل هذا اللغز دون حل حتى اكتشاف اليورانيوم-235 في عام 1929. ^{[ 18 ] [ 26 ]}

رُشِّح هان وميتنر مرارًا وتكرارًا لجائزة نوبل في الكيمياء في عشرينيات القرن الماضي لاكتشافهما هذا العنصر، وذلك من قِبَل العديد من العلماء، من بينهم ماكس بلانك، وهاينريش غولدشميت ، وفاجانز نفسه. ^{[ 27 ] [ 28 ]} وفي عام 1949، أطلق الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية ( IUPAC ) اسم "بروتاكتينيوم" على العنصر الجديد بشكل نهائي، وأكد هان وميتنر كمكتشفين له. ^{[ 29 ]}

فاز فيرمي بجائزة نوبل في الفيزياء عام 1938 لـ"إثباته وجود عناصر مشعة جديدة ناتجة عن تشعيع النيوترونات، واكتشافه للتفاعلات النووية التي تحدثها النيوترونات البطيئة". ^{[ 2 ]} مع ذلك، لم يقتنع الجميع بتحليل فيرمي لنتائجه. فقد اقترحت إيدا نوداك في سبتمبر 1934 أنه بدلاً من تكوين عنصر جديد أثقل، وهو العنصر 93، فإن:

يمكن الافتراض أيضاً أنه عند استخدام النيوترونات لإحداث تفككات نووية، تحدث تفاعلات نووية جديدة تماماً لم تُلاحظ سابقاً عند قصف النوى الذرية بالبروتونات أو جسيمات ألفا. وقد وُجد سابقاً أن تحولات النوى لا تحدث إلا بانبعاث الإلكترونات أو البروتونات أو نوى الهيليوم، بحيث لا تُغير العناصر الثقيلة كتلتها إلا قليلاً لإنتاج عناصر مجاورة لها. عند قصف النوى الثقيلة بالنيوترونات، من المحتمل أن تتفكك النواة إلى عدة شظايا كبيرة، والتي ستكون بالطبع نظائر لعناصر معروفة، ولكنها لن تكون مجاورة للعنصر المُشعَّع. ^{[ 58 ]}

قرأ فريق فيرمي في روما، وكوري وجوليو في باريس، وميتنر وهان في برلين، مقال نوداك. ^{[ 45 ]} ومع ذلك، فإن الاعتراض المذكور يأتي في موضع لاحق، وهو مجرد واحد من عدة ثغرات أشارت إليها في ادعاء فيرمي. ^{[ 59 ]} لم يكن نموذج قطرة السائل لبور قد تم صياغته بعد، لذلك لم تكن هناك طريقة نظرية لحساب ما إذا كان من الممكن فيزيائيًا أن تنقسم ذرات اليورانيوم إلى قطع كبيرة. ^{[ 60 ]} كانت نوداك وزوجها، والتر نوداك ، كيميائيين مشهورين تم ترشيحهما لجائزة نوبل في الكيمياء لاكتشافهما الرينيوم، على الرغم من أنهما كانا في ذلك الوقت متورطين أيضًا في جدل حول اكتشاف العنصر 43، الذي أطلقوا عليه اسم "ماسوريوم". وضع اكتشاف التكنيتيوم على يد إميليو سيغري وكارلو بيريه حدًا لمزاعمهما، لكن ذلك لم يحدث حتى عام 1937. من غير المرجح أن يكون لدى مايتنر أو كوري أي تحيز ضد نوداك بسبب جنسها، ^{[ 61 ]} لكن مايتنر لم تتردد في قول "هان هانشن، فون فيزيك فيرستيهست دو نيشتس " ("عزيزي هان، أنت لا تفهم شيئًا في الفيزياء"). ^{[ 62 ]} وانعكس الموقف نفسه على نوداك، التي لم تقترح نموذجًا نوويًا بديلًا، ولم تجرِ تجارب لدعم مزاعمها. على الرغم من أن نوداك كانت كيميائية تحليلية مرموقة، إلا أنها افتقرت إلى الخلفية الفيزيائية اللازمة لتقدير ضخامة ما كانت تقترحه. ^{[ 59 ]}

لم يكن نوداك الناقد الوحيد لادعاء فيرمي. فقد أشار أريستيد فون غروس إلى أن ما اكتشفه فيرمي هو نظير للبروتاكتينيوم. ^{[ 65 ] [ 66 ]} كانت مايتنر متشوقة للتحقق من نتائج فيرمي، لكنها أدركت أن الأمر يتطلب كيميائيًا ذا مهارة عالية، وأرادت أفضل من تعرفه: هان، رغم أنهما لم يتعاونا لسنوات عديدة. في البداية، لم يكن هان مهتمًا، لكن إشارة فون غروس إلى البروتاكتينيوم غيرت رأيه. ^{[ 67 ]} كتب هان لاحقًا: "بدا السؤال الوحيد هو ما إذا كان فيرمي قد عثر على نظائر لعناصر ما بعد اليورانيوم، أم نظائر للعنصر التالي الأدنى، وهو البروتاكتينيوم. في ذلك الوقت، قررت أنا وليز مايتنر إعادة تجارب فيرمي لمعرفة ما إذا كان النظير الذي يبلغ طوله 13 دقيقة نظيرًا للبروتاكتينيوم أم لا. لقد كان قرارًا منطقيًا، كوننا مكتشفي البروتاكتينيوم." ^{[ 68 ]}

انضم فريتز ستراسمان إلى هان ومايتنر . كان ستراسمان قد حصل على درجة الدكتوراه في الكيمياء التحليلية من جامعة هانوفر التقنية عام ١٩٢٩، ^{[ ٦٩ ]} والتحق بمعهد القيصر فيلهلم للكيمياء للدراسة على يد هان، معتقدًا أن ذلك سيُحسّن فرص عمله. استمتع بالعمل والزملاء لدرجة أنه استمر بعد انتهاء راتبه عام ١٩٣٢. بعد وصول الحزب النازي إلى السلطة في ألمانيا عام ١٩٣٣، رفض عرض عمل مغرٍ لأنه كان يتطلب تدريبًا سياسيًا وعضوية في الحزب النازي، واستقال من جمعية الكيميائيين الألمان عندما أصبحت جزءًا من جبهة العمل النازية الألمانية . نتيجة لذلك، لم يتمكن من العمل في الصناعة الكيميائية ولا الحصول على شهادة التأهيل ، التي كانت ضرورية ليصبح باحثًا مستقلًا في ألمانيا. أقنع مايتنر هان بتوظيف ستراسمان باستخدام أموال من صندوق الظروف الخاصة للمدير. في عام ١٩٣٥، أصبح ستراسمان مساعدًا بنصف الراتب. وسرعان ما سيُنسب إليه الفضل كمتعاون في الأوراق التي أنتجوها. ^{[ 70 ]}

أدى قانون عام 1933 لإعادة تنظيم الخدمة المدنية المهنية إلى استبعاد اليهود من الخدمة المدنية، بما في ذلك الأوساط الأكاديمية. لم تحاول مايتنر إخفاء أصولها اليهودية، لكنها في البداية استُثنيت من تأثير ذلك لعدة أسباب: فقد كانت موظفة قبل عام 1914، وخدمت في الجيش خلال الحرب العالمية الأولى، وكانت مواطنة نمساوية وليست ألمانية، وكان معهد القيصر فيلهلم شراكة بين الحكومة والصناعة. ^{[ 71 ]} ومع ذلك، فُصلت من منصبها كأستاذة مساعدة في جامعة برلين بحجة أن خدمتها في الحرب العالمية الأولى لم تكن على الجبهة، وأنها لم تُكمل تأهيلها الأكاديمي حتى عام 1922. ^{[ 72 ]} طمأن كارل بوش ، مدير شركة آي جي فاربن ، وهي راعٍ رئيسي لمعهد القيصر فيلهلم للكيمياء، مايتنر بأن منصبها آمن، فوافقت على البقاء. ^{[ 71 ]} تقارب مايتنر وهان وستراسمان شخصيًا مع ازدياد عزلتهم عن بقية أعضاء المنظمة بسبب سياساتهم المناهضة للنازية، لكن ذلك منحهم المزيد من الوقت للبحث، حيث تم تفويض الإدارة إلى مساعدي هان ومايتنر. ^{[ 70 ]}

بدأ فريق برلين بتشعيع ملح اليورانيوم بالنيوترونات من مصدر رادون-بيريليوم مشابه للمصدر الذي استخدمه فيرمي. خُلط مسحوق البيريليوم مع الرادون في كبسولة محكمة الإغلاق، مما وفر مصدرًا للنيوترونات أقوى بكثير من مخاليط البولونيوم-بيريليوم. ^{[ 76 ]} قاموا بإذابة ملح اليورانيوم وأضافوا بيررينات البوتاسيوم وكلوريد البلاتين وهيدروكسيد الصوديوم . ثم حُمِّض المتبقي بكبريتيد الهيدروجين ، مما أدى إلى ترسب كبريتيد البلاتين وكبريتيد الرينيوم. لاحظ فيرمي وجود أربعة نظائر مشعة، أطولها عمرًا بنصف عمر يبلغ 13 و90 دقيقة، وقد تم الكشف عنها في الراسب. ^{[ 77 ]}

ثم اختبرت مجموعة برلين وجود البروتاكتينيوم بإضافة البروتاكتينيوم-234 إلى المحلول. وعند ترسيبه، وُجد أنه منفصل عن النظائر ذات عمر النصف 13 و90 دقيقة، مما يُثبت خطأ فون غروس، وأنها ليست نظائر للبروتاكتينيوم. علاوة على ذلك، استبعدت التفاعلات الكيميائية جميع العناصر بدءًا من الزئبق فما فوق في الجدول الدوري. ^{[ 77 ]} تمكنوا من ترسيب النظير ذي النشاط الإشعاعي 90 دقيقة باستخدام كبريتيد الأوزميوم، والنظير ذي النشاط الإشعاعي 13 دقيقة باستخدام كبريتيد الرينيوم، مما استبعد كونهما نظائر لنفس العنصر. كل هذا قدم دليلاً قوياً على أنهما بالفعل عنصران من عناصر ما بعد اليورانيوم، بخصائص كيميائية مشابهة للأوزميوم والرينيوم. ^{[ 76 ] [ 78 ]}

أفاد فيرمي أيضًا بأن النيوترونات السريعة والبطيئة تُنتج نشاطًا إشعاعيًا مختلفًا، مما يشير إلى حدوث أكثر من تفاعل. عندما عجز فريق برلين عن تكرار نتائج فريق روما، شرعوا في أبحاثهم الخاصة حول تأثيرات النيوترونات السريعة والبطيئة. ولتقليل التلوث الإشعاعي في حال وقوع حادث، نُفذت مراحل مختلفة في غرف منفصلة، ​​جميعها في قسم مايتنر بالطابق الأرضي من معهد القيصر فيلهلم. أُجري تشعيع النيوترونات في مختبر، والفصل الكيميائي في آخر، والقياسات في ثالث. كانت المعدات المستخدمة بسيطة، ومعظمها مصنوع يدويًا. ^{[ 79 ]}

بحلول مارس 1936، تمكنوا من تحديد عشرة أعمار نصفية مختلفة، بدرجات متفاوتة من اليقين. ولتفسيرها، اضطر مايتنر إلى افتراض وجود فئة جديدة من التفاعلات (n, 2n) وتحلل ألفا لليورانيوم، وكلاهما لم يُبلغ عنه من قبل، وكانا يفتقران إلى الأدلة الفيزيائية. وهكذا، بينما كان هان وستراسمان يُحسّنان إجراءاتهما الكيميائية، ابتكر مايتنر تجارب جديدة لإلقاء مزيد من الضوء على عمليات التفاعل. وفي مايو 1937، أصدروا تقريرين متوازيين، أحدهما في مجلة Zeitschrift für Physik وكان مايتنر المؤلف الرئيسي، والآخر في مجلة Chemische Berichte وكان هان المؤلف الرئيسي. ^{[ 79 ] [ 80 ] [ 81 ]} اختتم هان كلامه بالقول بشكل قاطع: Vor allem steht ihre chemische Verschiedenheit von allen bisher bekannten Elementen außerhalb jeder Diskussion ("قبل كل شيء، لا يحتاج تمييزها الكيميائي عن جميع العناصر المعروفة مسبقًا إلى مزيد من المناقشة." ^{[ 81 ]} )

ازدادت شكوك مايتنر. لقد قاموا الآن ببناء ثلاثة تفاعلات (ن، γ):

1. ²³⁸ ₉₂ U+ n → ²³⁹ ₉₂ U(10 ثوانٍ) → ²³⁹ ₉₃ ekaRe(2.2 دقيقة) → ²³⁹ ₉₄ ekaOs(59 دقيقة) → ²³⁹ ₉₅ ekaIr(66 ساعة) → ²³⁹ ₉₆ ekaPt(2.5 ساعة) → ²³⁹ ₉₇ ekAu(؟)
2. ²³⁸ ₉₂ U+ n → ²³⁹ ₉₂ U(40 ثانية) → ²³⁹ ₉₃ ekaRe(16 دقيقة) → ²³⁹ ₉₄ ekaOs(5.7 ساعة) → ²³⁹ ₉₅ ekaIr(؟)
3. ²³⁸ ₉₂ يو+ ن → ²³⁹ ₉₂ يو(23 دقيقة) → ²³⁹ ₉₃ إيكا ري

كانت مايتنر على يقين من أن هذه التفاعلات هي تفاعلات (ن، غاما)، إذ تفتقر النيوترونات البطيئة إلى الطاقة اللازمة لفصل البروتونات أو جسيمات ألفا. درست احتمال أن تكون هذه التفاعلات ناتجة عن نظائر مختلفة من اليورانيوم؛ ثلاثة منها معروفة: اليورانيوم-238، واليورانيوم-235، واليورانيوم-234. لكن عندما حسبت المقطع العرضي للنيوترون، وجدته كبيرًا جدًا بحيث لا يمكن أن يكون إلا ناتجًا عن النظير الأكثر وفرة، اليورانيوم-238. استنتجت مايتنر أن الأمر لا بد أن يكون حالة من حالات التماثل النووي ، الذي اكتشفه هان في البروتاكتينيوم عام 1922. وقدّم فون فايتسكر، الذي كان مساعدًا لمايتنر عام 1936، ولكنه شغل لاحقًا منصبًا في معهد القيصر فيلهلم للفيزياء، تفسيرًا فيزيائيًا للتماثل النووي. تختلف أنصاف أعمار النظائر النووية المختلفة للبروتاكتينيوم، وقد ينطبق هذا على اليورانيوم أيضًا، ولكن إن صحّ ذلك، فإنه ينتقل بطريقة ما إلى النواتج الناتجة، مما يُضعف الحجة. ثم كان هناك التفاعل الثالث، وهو تفاعل (ن، غاما)، الذي يحدث فقط مع النيوترونات البطيئة. ^{[ 82 ]} لذلك، اختتمت مايتنر تقريرها بنبرة مختلفة تمامًا عن هان، حيث ذكرت أن: "لا بد أن تكون العملية هي التقاط نيوترون بواسطة اليورانيوم-238، مما يؤدي إلى ثلاث نوى متماثلة من اليورانيوم-239. يصعب التوفيق بين هذه النتيجة والمفاهيم الحالية للنواة." ^{[ 80 ] [ 83 ]}

بعد ذلك، انتقل فريق برلين إلى العمل مع الثوريوم، كما قال ستراسمان، "للتعافي من فظاعة العمل مع اليورانيوم". ^{[ 84 ]} مع ذلك، لم يكن التعامل مع الثوريوم أسهل من التعامل مع اليورانيوم. ففي البداية، كان له ناتج تحلل، وهو الثوريوم المشع ( 22890Th ⁾ _، الذي طغى على النشاط الإشعاعي الأضعف الناتج عن النيوترونات. لكن هان وميتنر كان لديهما عينة قاما بإزالة نظير الثوريوم الأم، _{الميزوثوريوم (22888Ra} ) ، ^منها بانتظام على مدى عدة سنوات، مما سمح للثوريوم المشع بالتحلل. وحتى مع ذلك، ظل التعامل معه أكثر صعوبة لأن نواتج تحلله الناتجة عن تشعيع النيوترونات كانت نظائر لنفس العناصر الناتجة عن التحلل الإشعاعي للثوريوم نفسه. وجدوا ثلاث سلاسل تحلل مختلفة، جميعها تُصدر جسيمات ألفا - وهو شكل من أشكال التحلل لا يوجد في أي عنصر ثقيل آخر، والذي اضطر مايتنر مرة أخرى إلى افتراض وجود متصاوغات متعددة له. وقد توصلوا إلى نتيجة مثيرة للاهتمام: عند قصفها بنيوترونات سريعة طاقتها 2.5 ميغا إلكترون فولت، حدثت سلاسل التحلل (ن، ألفا) هذه في وقت واحد؛ أما بالنسبة للنيوترونات البطيئة، فقد فُضِّل تفاعل (ن، غاما) الذي شكّل _{الثوريوم} - ^{90-233 . [ 85 ]}

في باريس، شرعت إيرين كوري وبافل سافيتش في محاولة تكرار نتائج فيرمي. وبالتعاون مع هانز فون هالبان وبيتر بريسفيرك، قاموا بتشعيع الثوريوم وأنتجوا النظير الذي لاحظه فيرمي بنصف عمر يبلغ 22 دقيقة. في المجمل، رصد فريق كوري ثمانية أنصاف أعمار مختلفة في الثوريوم المشعّع. رصدت كوري وسافيتش مادة مشعة بنصف عمر يبلغ 3.5 ساعة. ^{[ 45 ] [ 39 ] [ 86 ]} اقترح فريق باريس أنها قد تكون نظيرًا للثوريوم. طلب ​​مايتنر من ستراسمان، الذي كان يُجري معظم العمل الكيميائي آنذاك، التحقق من الأمر. لم يرصد ستراسمان أي أثر للثوريوم. كتب مايتنر إلى كوري بنتائجهم، واقترح عليها التراجع عن البحث بهدوء. ^{[ 87 ]} ومع ذلك، أصرت كوري على موقفها. قاموا بدراسة التركيب الكيميائي، ووجدوا أن النشاط الإشعاعي الذي يستمر لمدة 3.5 ساعات ناتج عن مادة بدت مشابهة كيميائيًا لللانثانوم (وهو ما كان عليه بالفعل)، والتي حاولوا عزلها دون جدوى باستخدام عملية التبلور الجزئي . (من المحتمل أن يكون الراسب الذي حصلوا عليه ملوثًا بالإيتريوم ، وهو مشابه كيميائيًا). باستخدام عدادات جايجر وتجاوز عملية الترسيب الكيميائي، تمكن كوري وسافيتش من رصد نصف العمر الإشعاعي الذي يبلغ 3.5 ساعات في اليورانيوم المشع. ^{[ 88 ]}

مع ضم ألمانيا إلى النمسا في 12 مارس 1938، فقدت مايتنر جنسيتها النمساوية. ^{[ 89 ]} عرض جيمس فرانك عليها كفالة هجرتها إلى الولايات المتحدة، وعرض عليها بور مكانًا مؤقتًا في معهده، ولكن عندما ذهبت إلى السفارة الدنماركية للحصول على تأشيرة، أُبلغت أن الدنمارك لم تعد تعترف بجواز سفرها النمساوي. ^{[ 90 ]} في 13 يوليو 1938، غادرت مايتنر إلى هولندا برفقة الفيزيائي الهولندي ديرك كوستر . قبل مغادرتها، أهداها أوتو هان خاتمًا من الماس ورثه عن والدته ليبيعه عند الضرورة. وصلت إلى بر الأمان، ولكن بملابسها الصيفية فقط. قالت مايتنر لاحقًا إنها غادرت ألمانيا إلى الأبد ومعها 10 ماركات في محفظتها. بمساعدة كوستر وأدريان فوكر ، سافرت جوًا إلى كوبنهاغن، حيث استقبلها فريش، وأقامت مع نيلز ومارغريت بور في منزلهما الصيفي في تيسفيلد . في الأول من أغسطس، استقلت القطار إلى ستوكهولم ، حيث استقبلتها إيفا فون بار . ^{[ 91 ]}

نشرت مجموعة باريس نتائجها في سبتمبر 1938. ^{[ 88 ]} استبعد هان النظير ذو عمر النصف البالغ 3.5 ساعة باعتباره تلوثًا، لكن بعد الاطلاع على تفاصيل تجارب مجموعة باريس ومنحنيات الاضمحلال، انتاب ستراسمان القلق. فقرر إعادة التجربة باستخدام طريقته الأكثر كفاءة لفصل الراديوم. هذه المرة، وجدوا ما اعتقدوا أنه راديوم، والذي اقترح هان أنه ناتج عن اضمحلالين ألفا.

²³⁸ ₉₂ يو+ ن → α + ²³⁵ ₉₀ ث→ α + ²³¹ ₈₈ را

وجدت مايتنر صعوبة بالغة في تصديق ذلك. ^{[ 92 ] [ 93 ]}

في نوفمبر، سافر هان إلى كوبنهاغن، حيث التقى بور ومايتنر. أخبراه أنهما غير راضيين تمامًا عن نظائر الراديوم المقترحة. وبناءً على تعليمات مايتنر، بدأ هان وستراسمان بإعادة التجارب، حتى في الوقت الذي كان فيه فيرمي يتسلم جائزة نوبل في ستوكهولم. ^{[ 94 ]} بمساعدة كلارا ليبر وإيرمجارد بون، عزل هان وستراسمان نظائر الراديوم الثلاثة (تم التحقق منها من خلال أعمار النصف الخاصة بها) واستخدما التبلور الجزئي لفصلها عن حامل الباريوم بإضافة بلورات بروميد الباريوم على أربع مراحل. ولأن الراديوم يترسب بشكل تفضيلي في محلول بروميد الباريوم، فإن الجزء المسحوب في كل مرحلة سيحتوي على كمية أقل من الراديوم من الجزء السابق. ومع ذلك، لم يجدوا أي فرق بين الأجزاء. وللتأكد من سلامة العملية، تحققوا منها باستخدام نظائر الراديوم المعروفة؛ وكانت العملية سليمة. اكتشف هان وستراسمان نظيراً رابعاً للراديوم. وقد صاغ هان وستراسمان أعمار النصف الخاصة به على النحو التالي:

${\displaystyle \mathrm {Ra\ I?} _{}^{}\ {\xrightarrow[{\mathrm {<} \ {\text{1 min.}}}]{{\text{ }}\mathrm {\beta } }}\mathrm {\ Ac\ I\ } {\xrightarrow[{\mathrm {<} \ {\text{30 دقيقة.}}}]{{\text{ }}\mathrm {\beta }}\mathrm {\ Th?} }$

${\displaystyle \mathrm {Ra\ II} _{}^{}\ {\xrightarrow[{{\text{14}}\ \mathrm {\pm } \ {2min.}}]{{\text{ }}\mathrm {\beta } }}\mathrm {\ Ac\ II\ } {\xrightarrow[{\mathrm {\sim } \ {\text{2,5 h.}}}]{{\text{ }}\mathrm {\beta } }}\mathrm {\ Th?} }$

${\displaystyle \mathrm {Ra\ III} _{}^{}\ {\xrightarrow[{{\text{86}}\ \mathrm {\pm } \ {6min.}}]{{\text{ }}\mathrm {\beta } }}\mathrm {\ Ac\ III\ } {\xrightarrow[{\mathrm {\sim } \ {\text{couple of أيام؟}}}]{{\text{ }}\mathrm {\beta } }}\mathrm {\ Th?} }$

${\displaystyle \mathrm {Ra\ IV} _{}^{}\ {\xrightarrow[{\text{250-300 hrs.}}]{{\text{ }}\mathrm {\beta } }}\mathrm {\ Ac\ IV\ } {\xrightarrow[{\text{40 hrs.}}]{{\text{ }}\mathrm {\beta } }}\mathrm {\ ث؟} }$

في 19 ديسمبر، راسل هان مايتنر، مُخبرًا إياها بأن نظائر الراديوم تتصرف كيميائيًا مثل الباريوم. وحرصًا منهما على إنهاء العمل قبل عطلة عيد الميلاد، قدّم هان وستراسمان نتائج بحثهما إلى مجلة "ناتورفيسنشافتن" في 22 ديسمبر دون انتظار رد مايتنر. ^{[ 95 ]} أدرك هان أن "انفجارًا" في نوى الذرات قد حدث، ^{[ 96 ] [ 97 ]} لكنه لم يكن متأكدًا من هذا التفسير. واختتم هان مقاله في "ناتورفيسنشافتن" قائلًا: "بصفتنا كيميائيين... ينبغي لنا استبدال الرموز Ba وLa وCe بالرموز Ra وAc وTh. وبصفتنا "كيميائيين نوويين" قريبين جدًا من الفيزياء، لا يمكننا حتى الآن اتخاذ هذه الخطوة التي تتعارض مع جميع التجارب السابقة في الفيزياء." ^{[ 98 ]}

اعتادت فريش الاحتفال بعيد الميلاد مع مايتنر في برلين، ولكن في عام 1938 قبلت دعوة من إيفا فون بار لقضاء العيد مع عائلتها في كونغالف ، وطلبت مايتنر من فريش الانضمام إليها هناك. تلقت مايتنر رسالة من هان يصف فيها برهانه الكيميائي على أن بعض نواتج قصف اليورانيوم بالنيوترونات كانت باريوم. كان للباريوم كتلة ذرية أقل بنسبة 40% من اليورانيوم، ولم تكن أي من طرق التحلل الإشعاعي المعروفة سابقًا قادرة على تفسير هذا الفرق الكبير في كتلة النواة. ^{[ 99 ] [ 100 ]}

مع ذلك، ردّت مايتنر على هان فورًا قائلةً: "في الوقت الراهن، يبدو لي افتراض هذا التفكك التام صعبًا للغاية، لكننا شهدنا في الفيزياء النووية العديد من المفاجآت، بحيث لا يمكن الجزم باستحالة ذلك." ^{[ 101 ]} شعرت مايتنر أن هان كان كيميائيًا دقيقًا للغاية بحيث لا يمكنه ارتكاب خطأ فادح كهذا، لكنها وجدت صعوبة في تفسير النتائج. فجميع التفاعلات النووية الموثقة تضمنت انتزاع بروتونات أو جسيمات ألفا من النواة. وبدا تفككها أكثر صعوبة بكثير. ومع ذلك، فإن نموذج القطرة السائلة الذي افترضه غاموف يشير إلى إمكانية استطالة نواة الذرة والتغلب على التوتر السطحي الذي يربطها. ^{[ 102 ]}

بحسب فريش:

عندها جلسنا كلانا على جذع شجرة (دار كل ذلك النقاش بينما كنا نسير في الغابة على الثلج، أنا أرتدي زلاجاتي، وليز مايتنر تثبت صحة ادعائها بأنها تستطيع المشي بنفس السرعة بدونها)، وبدأنا الحسابات على قصاصات من الورق. وجدنا أن شحنة نواة اليورانيوم كبيرة بما يكفي للتغلب على تأثير التوتر السطحي بشكل شبه كامل؛ لذا قد تشبه نواة اليورانيوم قطرة غير مستقرة ومتذبذبة، جاهزة للانقسام عند أدنى استفزاز، مثل اصطدام نيوترون واحد.

لكن ثمة مشكلة أخرى. بعد الانفصال، ستتباعد القطرتان بفعل التنافر الكهربائي المتبادل بينهما، وستكتسبان سرعة عالية، وبالتالي طاقة هائلة، تبلغ حوالي 200  ميغا إلكترون فولت؛ من أين ستأتي هذه الطاقة؟ لحسن الحظ، تذكرت ليز مايتنر الصيغة التجريبية لحساب كتل النوى، واستنتجت أن النواتين الناتجتين عن انقسام نواة اليورانيوم ستكونان أخف من نواة اليورانيوم الأصلية بنحو خُمس كتلة البروتون. الآن، كلما اختفت كتلة، تتولد طاقة، وفقًا لصيغة أينشتاين .${\displaystyle E=m\,c^{2}}$وكان خُمس كتلة البروتون يُعادل 200  ميغا إلكترون فولت. إذن، هذا هو مصدر تلك الطاقة؛ كل شيء متناسق! ^{[ 102 ]}

فسّر مايتنر وفريش نتائج هان تفسيرًا صحيحًا، إذ أشارا إلى أن نواة اليورانيوم قد انقسمت تقريبًا إلى نصفين. كان التفاعلان الأولان اللذان رصدهما فريق برلين عبارة عن عناصر خفيفة ناتجة عن تفكك نوى اليورانيوم؛ أما التفاعل الثالث، الذي استغرق 23 دقيقة، فكان تحللًا إلى العنصر 93 الحقيقي. ^{[ 103 ]} عند عودتهم إلى كوبنهاغن، أبلغ فريش بور، الذي ضرب جبهته وقال: "يا له من غباء!" ^{[ 104 ]} وعد بور بعدم الإفصاح عن أي شيء حتى يصبح لديهم بحث جاهز للنشر. ولتسريع العملية، قرروا تقديم ملاحظة من صفحة واحدة إلى مجلة نيتشر . في ذلك الوقت، كان الباريوم هو الدليل الوحيد المتوفر لديهم. منطقياً، إذا تشكل الباريوم، فلا بد أن يكون العنصر الآخر هو الكريبتون ، ^{[ 105 ]} على الرغم من أن هان اعتقد خطأً أن مجموع الكتل الذرية يجب أن يصل إلى 239 بدلاً من أن مجموع الأرقام الذرية يصل إلى 92، وظن أنه الماسوريوم (التكنيتيوم)، ولذلك لم يتحقق منه: ^{[ 106 ]}

²³⁵ ₉₂ U+ n →₅₆ با+₃₆ كريبتون+ بعض ن

خلال سلسلة من المكالمات الهاتفية بعيدة المدى، توصل مايتنر وفريش إلى تجربة بسيطة لدعم ادعائهما: قياس ارتداد شظايا الانشطار، باستخدام عداد جايجر مضبوط عتبة أعلى من عتبة جسيمات ألفا. أجرى فريش التجربة في 13 يناير 1939، ووجد النبضات الناتجة عن التفاعل تمامًا كما توقعا. ^{[ 105 ]} قرر أنه بحاجة إلى اسم للعملية النووية المكتشفة حديثًا. تحدث إلى ويليام أ. أرنولد ، عالم الأحياء الأمريكي الذي كان يعمل مع دي هيفيسي، وسأله عن الاسم الذي يطلقه علماء الأحياء على عملية انقسام الخلايا الحية إلى خليتين. أخبره أرنولد أن علماء الأحياء يسمونها الانشطار . ثم أطلق فريش هذا الاسم على العملية النووية في بحثه. ^{[ 107 ]} أرسل فريش بالبريد كلًا من المذكرة المشتركة حول الانشطار وبحثه حول تجربة الارتداد إلى مجلة نيتشر في 16 يناير 1939؛ نُشرت الأولى في 11 فبراير والثانية في 18 فبراير. ^{[ 108 ] [ 109 ]} في منشورهما الثاني حول الانشطار النووي في فبراير 1939، استخدم هان وستراسمان مصطلح "انشطار اليورانيوم" ( Uranspaltung ) لأول مرة، وتوقعا وجود وتحرر نيوترونات إضافية أثناء عملية الانشطار، مما فتح الباب أمام إمكانية حدوث تفاعل نووي متسلسل . ^{[ 110 ]} في مقابلة بتاريخ 8 مارس 1959، قال مايتنر: "لقد تحقق [اكتشاف الانشطار النووي] بفضل كيمياء فائقة الجودة من قبل هان وستراسمان، كيمياء فائقة الجودة لم يكن أحد غيرهما قادرًا على القيام بها في ذلك الوقت. لاحقًا، اكتشفها الأمريكيون. لكن في ذلك الوقت، كان هان وستراسمان هما الوحيدان القادران على القيام بذلك على الإطلاق لأنهما كانا كيميائيين بارعين. لقد أثبتا بالفعل عملية فيزيائية باستخدام الكيمياء، إن صح التعبير." ^{[ 111 ]}

قبل مغادرته إلى الولايات المتحدة في 7 يناير 1939 برفقة ابنه إريك لحضور مؤتمر واشنطن الخامس للفيزياء النظرية ، وعد بور فريش بأنه لن يذكر الانشطار النووي حتى تُنشر الأبحاث، ولكن خلال رحلة عبور المحيط الأطلسي على متن السفينة إس إس دروتنينغهولم  ، ناقش بور آلية الانشطار مع ليون روزنفيلد ، ولم يُخبره بأن المعلومات سرية. عند وصولهما إلى مدينة نيويورك في 16 يناير، استقبلهما فيرمي وزوجته لورا كابون ، وجون ويلر ، الذي كان زميلًا في معهد بور في الفترة 1934-1935. وبالمصادفة، كان هناك اجتماع لنادي مجلة الفيزياء بجامعة برينستون في ذلك المساء، وعندما سأل ويلر روزنفيلد عما إذا كان لديه أي أخبار ليُبلغها، أخبرهم روزنفيلد. ^{[ 112 ]} وفي موقف مُحرج، أرسل بور رسالة إلى مجلة نيتشر يُدافع فيها عن حق مايتنر وفريش في أسبقية الاكتشاف. ^{[ 113 ]} انزعج هان من أن بور ذكر عمله وعمل ستراسمان في المذكرة، لكنه لم يذكر سوى مايتنر وفريش. ^{[ 114 ]}

انتشر خبر الاكتشاف الجديد بسرعة، والذي اعتُبر بحقٍّ ظاهرةً فيزيائيةً جديدةً تمامًا ذات إمكانيات علمية كبيرة، وربما عملية أيضًا. سمع إيزيدور إسحاق رابي وويليس لامب ، وهما فيزيائيان من جامعة كولومبيا يعملان في برينستون، الخبر ونقلاه إلى كولومبيا. قال رابي إنه أخبر فيرمي، بينما نسب فيرمي الفضل إلى لامب. شكّل الخبر إحراجًا كبيرًا لفيرمي، إذ لم تكن العناصر العابرة لليورانيوم التي نال جائزة نوبل لاكتشافها جزئيًا عناصر عابرة لليورانيوم على الإطلاق، بل نواتج انشطار . أضاف فيرمي حاشيةً بهذا المعنى إلى خطاب قبوله جائزة نوبل. بعد ذلك بوقت قصير، ذهب بور من برينستون إلى كولومبيا لمقابلة فيرمي. ولما لم يجده في مكتبه، نزل بور إلى منطقة السيكلوترون ووجد هربرت ل. أندرسون . أمسك بور بكتفه وقال: "يا بني، دعني أشرح لك شيئًا جديدًا ومثيرًا في الفيزياء." ^{[ 115 ]}

كان من الواضح للعديد من العلماء في جامعة كولومبيا ضرورة محاولة رصد الطاقة المنبعثة من الانشطار النووي لليورانيوم الناتج عن قصفه بالنيوترونات. في 25 يناير 1939، أجرى فريق من جامعة كولومبيا أول تجربة انشطار نووي في الولايات المتحدة، ^{[ 116 ]} وذلك في قبو قاعة بوبين . تضمنت التجربة وضع أكسيد اليورانيوم داخل غرفة تأين وتعريضه للإشعاع النيوتروني، وقياس الطاقة المنبعثة. في اليوم التالي، انطلق مؤتمر واشنطن الخامس للفيزياء النظرية في واشنطن العاصمة ، برعاية مشتركة من جامعة جورج واشنطن ومؤسسة كارنيجي في واشنطن . ومن هناك، انتشر خبر الانشطار النووي على نطاق أوسع، مما شجع على إجراء المزيد من التجارب. ^{[ 117 ]}

أجرى بور وويلر تعديلات شاملة على نموذج القطرة السائلة لشرح آلية الانشطار النووي، وحققا نجاحًا باهرًا. ^{[ 118 ]} نُشرت ورقتهما البحثية في مجلة "فيزيكال ريفيو" في الأول من سبتمبر عام 1939، وهو اليوم الذي غزت فيه ألمانيا بولندا ، مُعلنةً بداية الحرب العالمية الثانية في أوروبا. ^{[ 119 ]} وبينما كان الفيزيائيون التجريبيون يدرسون الانشطار، اكتشفوا نتائج أكثر إثارة للحيرة. سأل جورج بلاكزيك بور عن سبب انشطار اليورانيوم باستخدام كلٍ من النيوترونات السريعة جدًا والبطيئة جدًا. وفي طريقه إلى اجتماع مع ويلر، توصل بور إلى فكرة مفادها أن الانشطار عند الطاقات المنخفضة يعود إلى نظير اليورانيوم-235، بينما يعود الانشطار عند الطاقات العالية بشكل رئيسي إلى نظير اليورانيوم-238 الأكثر وفرة . ^{[ 120 ]} استند هذا إلى قياسات مايتنر عام 1937 لمقاطع امتصاص النيوترونات. ^{[ 121 ]} تم التحقق من ذلك تجريبياً في فبراير 1940، بعد أن تمكن ألفريد نير من إنتاج كمية كافية من اليورانيوم-235 النقي ليقوم جون ر. دانينغ ، وأريستيد فون غروس، ويوجين ت. بوث باختبارها. ^{[ 113 ]}

استأنف علماء آخرون البحث عن العنصر 93 المراوغ، والذي بدا واضحًا للعيان، إذ باتوا يعلمون أنه ناتج عن عمر النصف البالغ 23 دقيقة. في مختبر الإشعاع في بيركلي، كاليفورنيا ، استخدم إميليو سيغري وإدوين ماكميلان السيكلوترون لإنتاج النظير. ثم رصدا نشاطًا إشعاعيًا بيتا بعمر نصف يومين، لكنه كان ذا خصائص كيميائية لعناصر الأرض النادرة ، بينما كان من المفترض أن يكون للعنصر 93 خصائص كيميائية مشابهة للرينيوم. لذلك، تم تجاهله باعتباره مجرد ناتج انشطار آخر. مرّ عام آخر قبل أن يتوصل ماكميلان وفيليب أبيلسون إلى أن العنصر ذو عمر النصف يومين هو العنصر 93 المراوغ، والذي أطلقوا عليه اسم " النبتونيوم ". لقد مهدوا الطريق لاكتشاف غلين سيبورغ وإميليو سيغري وجوزيف دبليو كينيدي للعنصر 94، والذي أطلقوا عليه اسم " البلوتونيوم " في عام 1941. ^{[ 122 ] [ 123 ]}

كان أحد مسارات البحث الأخرى، بقيادة مايتنر، تحديد ما إذا كانت العناصر الأخرى قابلة للانشطار بعد تشعيعها بالنيوترونات. وسرعان ما تبيّن أن الثوريوم والبروتاكتينيوم قادران على ذلك. كما أُجريت قياسات لكمية الطاقة المنبعثة. ^{[ 21 ]} أثبت هانز فون هالبان، وفريدريك جوليو-كوري ، ولو كوارسكي أن اليورانيوم عند قذفه بالنيوترونات يُصدر نيوترونات أكثر مما يمتص، مما يُشير إلى إمكانية حدوث تفاعل نووي متسلسل. ^{[ 124 ]} فعل فيرمي وأندرسون الشيء نفسه بعد بضعة أسابيع. ^{[ 125 ] [ 126 ]} كان واضحًا للعديد من العلماء أنه، نظريًا على الأقل، يُمكن إنشاء مصدر طاقة بالغ القوة، على الرغم من أن معظمهم ما زال يعتبر القنبلة الذرية أمرًا مستحيلًا. ^{[ 127 ]}

رُشِّح كلٌّ من هان وميتنر لجائزتي نوبل في الكيمياء والفيزياء مرات عديدة حتى قبل اكتشاف الانشطار النووي، وذلك لأبحاثهما في النظائر المشعة والبروتاكتينيوم. وتلت ذلك ترشيحات أخرى لاكتشاف الانشطار بين عامي 1940 و1943. ^{[ 27 ] [ 28 ]} وكانت ترشيحات جائزة نوبل تُراجع من قِبَل لجان مؤلفة من خمسة أعضاء، عضو واحد لكل جائزة. ورغم ترشيح هان وميتنر في الفيزياء، إلا أن النشاط الإشعاعي والعناصر المشعة كانا يُعتبران تقليديًا من اختصاص الكيمياء، ولذا قامت لجنة نوبل للكيمياء بتقييم الترشيحات عام 1944. ^{[ 128 ]}

تلقت اللجنة تقارير من تيودور سفيدبرغ عام 1941 وآرني ويستغرين عام 1942. وقد أعجب هذان الكيميائيان بعمل هان، لكنهما رأيا أن العمل التجريبي لمايتنر وفريش لم يكن استثنائيًا. ولم يفهما سبب اعتبار مجتمع الفيزياء عملهما رائدًا. أما بالنسبة لستراسمان، فرغم ورود اسمه في الأوراق البحثية، فقد كانت هناك سياسة راسخة لمنح الجوائز لأقدم العلماء في أي تعاون. وفي عام 1944، صوتت لجنة نوبل للكيمياء على التوصية بمنح هان وحده جائزة نوبل في الكيمياء لعام 1944. ^{[ 128 ]} إلا أن الألمان مُنعوا من قبول جوائز نوبل بعد منح جائزة نوبل للسلام لكارل فون أوسيتزكي عام 1936. ^{[ 129 ]} وقد رفضت الأكاديمية الملكية السويدية للعلوم توصية اللجنة ، وقررت تأجيل منح الجائزة لمدة عام. ^{[ 128 ]}

انتهت الحرب عندما أعادت الأكاديمية النظر في منح الجائزة في سبتمبر 1945. أصبحت لجنة نوبل للكيمياء أكثر حذرًا، إذ اتضح أن مشروع مانهاتن في الولايات المتحدة قد أجرى العديد من الأبحاث سرًا، واقترحت تأجيل جائزة نوبل في الكيمياء لعام 1944 لمدة عام آخر. تأثرت الأكاديمية برأي غوران ليليستراند ، الذي جادل بأهمية تأكيد الأكاديمية استقلالها عن حلفاء الحرب العالمية الثانية ، ومنح جائزة نوبل في الكيمياء لعالم ألماني، ^{[ 130 ]} كما فعلت بعد الحرب العالمية الأولى عندما منحتها لفريتز هابر . وبذلك أصبح هان الفائز الوحيد بجائزة نوبل في الكيمياء لعام 1944 "لاكتشافه انشطار النوى الثقيلة". ^{[ 131 ]}

كتبت مايتنر في رسالة إلى صديقتها بيرجيت برومي أمينوف بتاريخ 20 نوفمبر 1945:

لا شك أن هان استحق جائزة نوبل في الكيمياء بجدارة. لا جدال في ذلك. لكني أعتقد أنني وأوتو روبرت فريش قدّمنا إسهامًا هامًا في توضيح عملية انشطار اليورانيوم - كيف تنشأ ولماذا تُنتج هذه الطاقة الهائلة - وهذا أمرٌ بعيدٌ كل البعد عن هان. لهذا السبب، وجدتُ أنه من المجحف بعض الشيء أن تُطلق عليّ الصحف لقب " مرؤوسة " لهان، بنفس المعنى الذي وُصف به ستراسمان. ^{[ 132 ]}

في عام 1946، نظرت لجنة نوبل للفيزياء في ترشيحات لمايتنر وفريش، وردت من ماكس فون لاو ، ونيلز بور، وأوسكار كلاين ، وإيغيل هيلراس، وجيمس فرانك. وقدّم إريك هولثين، الذي كان يشغل كرسي الفيزياء التجريبية في جامعة ستوكهولم ، تقارير للجنة في عامي 1945 و1946. جادل هولثين بأن الفيزياء النظرية لا تستحق الجائزة إلا إذا ألهمت تجارب عظيمة. لم يكن دور مايتنر وفريش في كونهما أول من فهم وشرح الانشطار النووي واضحًا آنذاك. ربما كانت هناك عوامل شخصية أيضًا: رئيس اللجنة، مان سيغبان ، لم يكن يكنّ ودًا لمايتنر، وكانت تربطه منافسة مهنية مع كلاين. ^{[ 128 ] [ 133 ]} استمر ترشيح مايتنر وفريش بانتظام لسنوات عديدة، لكنهما لم يحصلا على جائزة نوبل. ^{[ 28 ] [ 128 ] [ 134 ]}