中子，而這兩個中子又可能引起兩個鈾核分裂，這樣就能夠從一個鈾核裂變引起二、四、八、十六。。鈾核裂變。這是連鎖反應，它將釋放出無比巨大的能量。
後來，他在拜訪了羅斯福總統的好友和私人顧問、經濟學家薩克斯以後，又和愛因斯坦會晤，請愛因斯坦在給羅斯福的信上簽名，信由薩克斯交給羅斯福。這封信闡述了研製原子彈對美國安全的重要性。羅斯福被這封信打動了，決定支持研製原子彈的工作。
1941年 12月，美國政府決定大量撥款和充分利用科技力量研製原子彈。1942年，成立了美、英、加三國共同研製原子彈的委員會。同年 8月，美國製定了研製原子彈的“曼哈頓計劃”。
“曼哈頓計劃”大致有三方麵的內容：生產鈈，生產濃縮鈾—235，研製炸彈。這三方麵的工作由幾支研究力量來完成。
第一支研究力量由康普頓領導的芝加哥大學冶金實驗室和杜邦公司組成，主要任務是生產足夠數量的鈈。第二支研究力量由勞倫斯領導的加利福尼亞實驗室和幾家公司組成，任務是用電磁法分離濃縮鈾—235.第三支研究力量由尤裏博士領導的哥倫比亞大學的代用合金實驗室和幾家公司組成，任務是用擴散方法生產濃縮鈾—235.第四支研究力量是由奧本海默領導的洛斯。阿拉莫斯實驗室，它的主要任務是一得到足夠的裂變材料，立刻製成實戰用的原子彈。
1942年，關於怎樣設計原子彈，它究竟應該有多大，誰都不知道。在研製過程中，設計出了兩種炸彈型式：一種是“槍式”原子彈。它主要是通過增加核裝藥的數量達到超臨界狀態的。1945年美國投在日本的第一顆原子彈就是槍式原子彈。它的外形是個細長體，TNT當量約為 2萬噸，核裝藥為鈾—235，有效利用率為 2％左右。因此，理論上隻要裂變一公斤鈾—235就夠用，但實際上卻用了 50多公斤。雖然槍式原子彈效率低，但構造簡單，容易製造。
一種是“收聚式”原子彈。它是利用炸藥的爆轟，形成一個向中心收縮聚攏的球麵形狀的壓力波，從各個方向均勻地壓縮核裝藥，並且越到中心壓力越大，核裝藥受到強烈的壓縮，密度大大增高，能夠實現高度超臨界現狀，使比較多的核裝藥發生裂變反應，從而提高了它的有效利用率。美國投到日本的第二顆原子彈就是“收聚式”原子彈。
原子彈在第二次世界大戰末期首次用於實戰。1945年的 8月 6日和 9日，美國分別將一顆取名“小男孩”的鈾彈和一顆取名“胖子”的鈈彈投到日本的廣島和長崎，給這兩個城市和居民造成巨大破壞和傷亡，引起了世界各國的重視。1949年 8月 29日，蘇聯也進行了第一次核試驗。此後，美蘇兩國展開了長時期的核軍備競賽。