Em 1938 foi descoberto o processo de fissão nuclear, que consiste numericamente em bombardear com nêutrons um nucleo atômico pesado. Deste choque resultam outros elementos químicos, mais nêutrons e uma imensa quantidade de energia. No início da década de 1940, as Universidades de Berkeley e Chicago dispunham de sofisticados laboratórios e muito dinheiro para investir em projetos destinados à síntese de novos elementos químicos (elementos artificiais). Os físicos da época já conheciam bem as quantidades de energia envolvidas em transmutações radioativas naturais, como as emissôes alfa e beta e os raios gama.
Nesse período o mundo estava passando por um dos episódios mais díficeis para a humanidade: a Segunda Guerra Mundial. Alguns anos antes, o grande físico alemão Albert Einstein (1879-1955) já havia afirmado que a matéria pode se tranformar em energia.
Sendo o Japão aliado da Alemanha e da Itália, ele atacou a cidade americana de Pearl Harbor, situada no Havaí. Nesso mesmo período, Albert Einstein havia mandado uma carta ao então presidente dos Estados Unidos da América, Franklin Delano Roosevelt (1882-1945), alertando-lhe de que a Alemanha poderia usar sua teoria para fabricar uma arma da guerra. O "tiro saiu pela culatra", pois os EUA tiveram a idéia de usar a teoria de Einstein e fabricar sua própria bomba. Einstein mandou outra carta para Roosevelt, pedindo-lhe para não usar sua teoria para construir uma arma de guerra. Porém, antes que a carta chegasse a Roosevelt ele faleceu, devido a polioliemite. Seu sucessor, Harry Truman (1884-1972), não acatou o pedido feito por Einstein e mandou iniciar um projeto para a construção de uma bomba atômica que iriam lançar contra o Japão e mostrar seu poder de guerra. Este projeto ficou conhecido como Projeto Manhatan.
O físico norte-americano Robert Oppenheimer (1904-1967) (retratado na fotografia acima) foi escalado para liderar o projeto.
Neste projeto fabricaram duas bombas, ambas de fissão nuclear: uma de urânio U-235 , denominada little boy (garotinho), que iam lançar contra Hiroshima, e outra de plutônio Pu-239, denominada fat man (homem gordo), que iam lançar sobre Nagazáki.
A bomba de urânio era constituída de um tubo subcrítico de U-235 e um plugue subcrítico também de U-235 que, por meio de uma explosão, iria se conectar ao tubo formando uma massa crítica de U-235. Quando isto ocorresse, iria iniciar o processo de fissão nuclear. Nucleos de U-235 eram bombardeados por nêutrons, se desintegrando e irradiando nucleos de bário Ba-140, de criptônio Kr-93 e três nêutrons que, por sua vez, iriam bombardear outros nucleos de U-235 em um processo em cadeia de progressão geométrica. Com isso, ocorre a irradiação de uma enorme quantidade de energia que pode ser calculada pela equação de Einstein E=mc².
A bomba de plutônio era constituída de uma esfera Pu-239 subcrítica, devido a uma abertura no centro. Uma explosão convencional é detonada comprimindo, assim, a esfera acarretando em um colapso da esfera e formando uma massa crítica de Pu-239. Com isso, ela iniciava o processo de fissão nuclear.
Estas bombas marcaram o início das intensas pesquisas nucleares e da construção de reatores nucleares para estudar reações controladas de fissão e fusão nuclear.
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