在用中子轰击各种元素的原子核时，人们不但发现用中子能实现许多核反应，创造出多种放射性元素（称同位素），同时还发现：中子竟是一把打开原子能宝库的钥匙。
1938年，当第二次世界大战的阴影已经笼罩欧洲上空的时候，人类科学技术史上完成了一项重大发现——铀核裂变现象的发现。从此，原子科学又翻开了新的一页，原子科学的历史从原子核物理研究进入到原子能技术革命的崭新阶段。
这项重大发现的序幕早在几年以前就已揭开。1934年，当约里奥·居里夫妇发现人工放射性元素的消息传出后，意大利罗马大学的一些青年物理学家，在年轻的费米的领导下，决定做类似的实验。他们已经不用Ⅱ粒子做炮弹，而是用刚刚发现不久的中子做炮弹来轰击原子核。
费米在用中子轰击周期表中许多元素的原子核试验中，最初都像他们所预想的那样，许多元素的原子核都吸收了一个中子。原子核吸收一个中子后，就失去了稳定状态，而放出B射线（电子流），原子核放出电子后，变成了周期表中下一位置的元素的原子核。既然一种元素的原子核吸收一个中子会衰变为周期表中的下一个元素的原子核，那么当使周期表中的最后一个元素（原子序数为92的铀）的原子核吸收一个中子时，会产生什么现象呢？他们设想，可能产生新的、人们还不知道的超铀元素（即铀后面的新元素，也叫铀后元素）。
费米等人对这个令人感兴趣的问题进行了试验。他们用中子轰击铀，企图得到原子序数为93、94的人造元素，可是所获得的都是一些令人迷惑、无法精确分析的放射性物质。其实，这些物质，后来查明，已经蕴藏着新的重大发现。而费米等人则认为已经创造出了原子序数为93的超铀元素。由于未能测出这个核反应的生成物，所以错过了发现铀核裂变重大秘密的机会。
这里失误的主要原因是：在当时这些物理学家们中间，没有熟悉必要的化学分析的人，以至使这一重大发现推迟了5年。如果当时能组织多专业攻关，突破难点，可能会很快就搞清楚这一问题。
哈恩和他的助手正在做实验与此同时，德国柏林凯撒·威廉研究所的放射化学家哈恩和斯特拉斯曼，以及法国的伊伦·居里和约里奥·居里都对这一问题做了很多试验。但是，由于他们都按着过去已知的核反应规律推断：“元素受到中子的轰击后，生成原子序数增加一的新元素”，得出了些错误的结论，也都认为自己发现了93、94、95号等超铀元素，并分别命名为所谓“类铼”、“类饿”、“类铱”等等，即表示是那一类的元素。后来，哈恩和斯特拉斯曼发现，当把钡加到被轰击过的铀中时，它能带出一些放射性。他们认为，这些放射性应该是镭的，因为镭在元素周期表中正好列在钡的下面。于是，他们认为，铀被中子轰击后，似乎有一部分变成了“镭”。但他们尽了最大努力，这种“镭”还是不能从钡里分离出来。
在世界上许多实验室中，都进行了类似的实验。这些实验都得到了大致相同的看法，并受到了普遍的赞扬。但德国年轻的诺达克夫妇却不以为然。他们当时在布列斯高的弗莱堡大学物理化学学院工作。他们对此提出了完全不同的看法，对费米的“超铀元素”做出了否定的结论，认为这位意大利物理学家的实验在化学分析方面没有提出令人信服的论据。也是在1934年，诺达尔夫妇提出了一个大胆的假定，“铀原子核在中子的作用下发生了裂变反应，这个反应与到目前为止发现的原子核反应有很大的区别。似乎在用中子轰击重原子核时，原子核分裂成几个碎片是可能的，而且毫无疑问，这些碎片应该是己知元素的同位素，但不是被轰击元素的相邻元素。”
上述后来得到了证实的极其有价值的假定，当时并没有引起那些权威人士的重视，更没有得到承认。费米得知这种批评性意见之后，并没有认真地考虑，重新研究自己的结论。他按着过去的知识，简单地认为，能量这么低的中子会击破那些坚固的原子核简直是不可能的，也是不可思议的。当他听到世界公认的放射化学权威哈恩也同意自己的看法时，就更加相信自己的正确。所以，费米再一次失去了完成一项重大发现的机会。这是很有才能的费米在科学研究生涯中的一个很大的失误。
费米本来是一个非常细致、一丝不苟的人。他的同事们给他起了一个外号，经常称呼他“教皇”，意思是说，他总是正确的。但毕竟一贯正确，不犯错误的人是没有的。费米确实比别人细心、冷静。他在自己家里安装“风斗”时，也要计算一下“通风量”，然后决定尺寸大小，结果发现还是算错了，通风量差了一倍。
在进一步的实验研究中，实验事实更有力地冲击了费米等人的错误论断。