原子彈爆炸與原子能的利用
重核裂變與鏈式反應的理論和實驗為開發和利用核能準備了條件，同時，科學家們也看到了利用這種科學研究成果製造威力無比的戰爭武器的可能性。移居美國的匈牙利青年物理學家西拉德等科學家提醒美國政府和軍方重視原子能研究的重大意義。
1941年12月6日，在珍珠港事件的前一天，美國科學研究發展總局局長宣布了全力以赴製造原子彈的決定。1942年，盟國的原子能計劃進入了一個嶄新的階段，美國原子能研究的最高控製權也轉移到了軍政委員會。同年8月13日，研製原子彈的全部計劃為保密而取名“曼哈頓工程”。
製造原子彈武器在理論上雖已沒有疑問，從理論知識到工程實踐，從科學家的實驗室到製出實物還需要進行大量的應用研究、工程研究和生產工藝等方麵的研究，要解決許多極為複雜的技術問題，而且，需要大規模有組織的協作和投入大量的人力、物力和財力，這些在和平時期是很難想象的，而戰爭時代就不同了。戰爭的形勢促成美國研製原子武器，希特勒在歐洲的法西斯暴行迫使當時世界上許多最優秀的科學家雲集到美國，這些都構成了美國研製原子彈的優越條件。
1942年11月，芝加哥大學的操場上開始建立第一座核反應堆——“芝加哥一號”。該反應堆以天然鈾為核原料，以石墨為減速劑，用能夠隨時插入和抽出其中的鎘棒為控製器。鎘棒能像海綿吸水那樣吸收中子，可以對鏈式反應進行控製。12月2日，在費米（EnricaFermi，1901—1954）的主持下，世界上第一座核反應堆投入運行。下午3點20分，當最後一根鎘棒拖出來後，鈾核裂變進入自持階段，人工控製核鏈式反應取得了首次成功。雖然反應堆的全部輸出能量很小，但在核能開發和利用的曆史上，具有劃時代的意義。