奥托·哈恩

奥托·哈恩（，）是德国化学家，放射化学领域的先驱，被誉为核化学之父。他与莉泽·迈特纳共同发现了镭、钍、镤和铀的放射性同位素，并揭示了和核同质异能性等现象。他还开发了铷-锶定年法。1938年，哈恩与其他科学家共同，并因此于1944年获得诺贝尔化学奖。
哈恩在马尔堡大学获得博士学位后，先后在伦敦大学学院和麦吉尔大学研究，并发现了数个新的放射性同位素。1906年，他回到德国，并在柏林大学化学研究所的地下室设立了实验室。1907年，哈恩获得特许任教资格，并成为。1912年，他成为威廉皇帝学会化学分会的放射系主任，并与迈特纳一同开展一系列开创性的研究，最终于1918年成功分离出镤的最长寿同位素。
第一次世界大战期间，哈恩曾在西方战线服役，并随后加入由弗里茨·哈伯领导的化学战分队，因而获得二等铁十字勋章。战后，他成为威廉皇帝学会化学分会的会长，并担任自己学系的系主任。他在1934至1938年间，与迈特纳和施特拉斯曼共同研究铀和钍的核裂变现象。哈恩强烈反对纳粹主义及其对犹太人的迫害。纳粹的追捕使他的许多同事流亡，其中也包括迈特纳。第二次世界大战期间，哈恩参与了德国核武器开发计划，负责编制铀核裂变产物的目录。战后，他被盟军拘捕，并于1945至1946年期间被关押。
战后，哈恩出任威廉皇帝学会的最后一任会长，并于1948年起担任马克斯·普朗克学会会长。1959年，他共同创立了，并致力于推广负责任的科学理想。由于重建德国科学界的卓越贡献，哈恩成为战后西德最受尊敬的市民之一。
早年和教育.
奥托·哈恩在1879年3月8日生于美因河畔法兰克福，为家中幼子。父亲海因里希·哈恩（1845年—1922年）是一名生意兴隆的（也是德国汉氏展柜公司的创办人），母亲叫夏洛特（1845年—1905年），娘家姓吉泽。他有一名叫卡尔的继兄，是母亲因之前婚姻所生的，另外还有两名哥哥，海纳和尤里乌斯。一家住在父亲的作坊楼上。较年轻的三兄弟就读于克林格高等学校。他在15岁爱上了化学，并在家中洗衣房做了简单的实验。他的父亲想要奥托去读建筑，因为他已经兴建或入手了几个居住和商业用的物业，但奥托说服了父亲他未来要做的是工业化学家。
他在1897年通过了德国高中会考之后，开始在马尔堡大学主修化学，同时修读数学、物理学、矿物学和哲学的课程。哈恩加入了自然科学与医学学生会，这是一个大学生兄弟会，也是现时的尼伯龙吉乡村协会（）的前身。他的第三和第四学期都在慕尼黑大学度过，期间跟随阿道夫·冯·拜尔学习化学，跟随学习物理化学，和跟随学习无机化学。哈恩在1901年获得了马尔堡的博士学位，论文题目为“论异丁香酚的溴衍生物”，是一个古典无机化学的课题。他用一年时间在第81步兵团完成了兵役（因为持有博士学位所以不需按正常情况服两年兵役），不像他申请了从军的哥哥们。然后他回到了马尔堡大学，在博士导师教授手下当了两年助理。
在伦敦和加拿大的早年事业.
射钍和其他“新元素”的发现.
哈恩还是希望能服务于工业。他从的创办人尤金·费歇尔（同时也是有机化学家汉斯·费歇尔的父亲）那里获得了公司的录用，但条件是哈恩必须要先到另一个国家生活，并要对一门外语足够熟练。为了满足录用条件和增进自己的英语，哈恩在1904年接受了英国伦敦大学学院的职位，成为威廉·拉姆齐的助理，那时拉姆齐已经因发现多种贵气体而闻名于世。哈恩在那里研究的是放射化学，当时仍是一个非常新的领域。他在1905年初研究镭盐的过程中，发现了一种他称为射钍的物质（钍-228），当时被认为一种新的放射性元素。它实际上是一种已知元素钍的同位素︰同位素这个概念和用词要到1913年才被英国化学家弗雷德里克·索迪写下。
拉姆齐对于在自己研究所又发现新元素一事反应热烈，并打算以相应合适的方式公布发现。依照传统发布要在可敬的皇家学会委员会的见证下进行。拉姆齐在1905年3月16日皇家学会会议上通报了哈恩对射钍的发现。《每日电讯报》是这样告知读者的︰
1905年5月24日，哈恩在《皇家学会报告》上发表了他的研究结果。那是他超过250篇放射化学领域科学论文中的第一篇。拉姆齐在哈恩在伦敦任期终结时问他的未来计划，哈恩有告诉拉姆齐他在卡尔公司有工作机会。拉姆齐对他说放射化学的前途一片光明，而一个发现了新放射性元素的人应该到柏林大学去。拉姆齐写了信给那里的化学系系主任埃米尔·费歇尔，他回信说哈恩可以在他的实验室工作，但就不能当，因为那里不教放射化学。哈恩在那时决定了他最需要的是学习更多关于这个科自的知识，于是他写信给这领域最权威的专家欧内斯特·卢瑟福。卢瑟福同意让哈恩来当他的助理，而哈恩的父母同意负责支付哈恩相关的开支。
哈恩从1905年9月至1906年年中在卢瑟福的研究小组工作，工作地点是蒙特利尔的麦吉尔大学麦当劳物理楼的地下室。对于射钍的存在存有不少质疑，最难忘的意见出自，他说射钍就是钍X和糊涂的化合物。博尔特伍德很快就确信射钍确实存在，尽管他的半衰期与哈恩的不一致。威廉·亨利·布拉格和已经注意到由放射性物质所发射α粒子总是会有相同的能量，这样就提供了识别它们的第二种方法，于是哈恩就开始测量射钍的α粒子放射。他在这个过程中发现钍A（钋-216）和钍B（铅-212）的一种沉淀物中心木含有一种寿命短的“新元素”，而他把它命名为钍C（钋-212）。哈恩不能够把它分离出来，他得出的结论是它的半衰期很短（约300纳秒）。他还识别出射锕（钍-227）和镭D（后来被识别出为铅-210）。卢瑟福是这样评论的︰“哈恩对于发现新元素有着特别的嗅觉。”
柏林的化学研究所.
新钍I的发现.
1906年，哈恩回到德国，费歇尔把化学研究所地下室的旧木工作坊交给他用作实验室。哈恩在里面装了量度α粒子、β粒子和γ射线的验电器。这些仪器在蒙特利尔是用废弃的咖啡罐做的；哈恩在柏林的用的是黄铜，还有以琥珀作绝缘的铝条。他把硬的橡胶棒放在他的西装袖子上摩擦，然后用橡胶棒使这些验电器带电。在木工作坊中做不了研究，但无机化学系的系主任，愿意让出他两间私人实验室中的一间给哈恩使用。哈恩从那里购得了两毫克的镭，吉塞尔是锕的发现者之一（他把那新元素命名为emanium，有发射的意思），价格为每毫克一百马克（），又从奥托·诺夫勒那里免费获得了钍，诺夫勒是柏林一间钍产品生产商的持有人。
在短短几个月内哈恩就发现了新钍I（镭-228）、新钍II（锕-228），还有——独立于博尔特伍德——镭的母物质𰾭（后来被识别为钍-230）。在之后的几年，新钍I有了重要的意义，因为它像镭-226（由皮埃尔·居里和玛丽·居里发现）适用于医用放射治疗，但制作成本要低一半。哈恩在这段时间断定了他不能把新钍I从镭中分离出来，就像之前他不能把射钍从钍中分离出来一样。
在加拿大称呼平等主义者卢瑟福丕需用谦称，但许多在德国的人觉得他这样的态度令人讨厌，并称他为“被英国化的柏林人”。哈恩在1907年初获得了特许任教资格，成为了一名。他不需为此提交论文；化学研究所愿意改为接受他其中一份关于放射性的著作作申请用。化学研究所的大部分有机化学家不把哈恩的研究视为真正的化学。费歇尔在任教资格研讨会上反对了哈恩的论点，即许多放射性物质只存在极小量，小到只能用放射性才能检测出来，他大胆地说他用他敏锐的嗅觉就能检测物质，但很快就屈服了。其中一个系主任是这样说的︰“现在编外讲师的人选真是令人难以置信！”
由于物理学家们比较能接受哈恩的研究，所以他开始出席由海因里希·鲁本斯在物理学会主持的学术讨论会。他就是在这其中一场学术讨论会，1907年9月28日那场，结识到奥地利物理学家莉泽·迈特纳。他们二人几乎岁数相同，她是第二名在维也纳大学获得博士学位的女人，并已经发表了两篇关于放射性的论文。鲁本斯提出她是合作研究的可能人选。于是两个科学家之间长达三十年的合作和终身的亲密友谊就此展开。
哈恩在蒙特利尔时最少和一名女性物理学家共事过，她就是，但起步时对迈特纳来说还是很难。普鲁士的大学还没有允许女性进入大学。迈特纳获准在木工作坊工作，那里有独立的外部入口，但她不能去研究所的其他地方，包括哈恩的办公室。如果她要上厕所的话，她必须到街上的餐厅上那里的厕所。次年，女性获准进入大学，于是费歇尔取消限制，并让人在大楼中安装女性厕所。
放射性反冲的发现.
1904年，哈丽特·布鲁克斯观测到，但却给出了错误的诠释。哈恩和迈特纳成功展示出发射α粒子后放射性反冲，并给出了正确的诠释。哈恩紧跟着一篇由和撰写的报告，当中写着锕衰变产物的半衰期为11.8天。哈恩判断出那是锕X（）。他还发现了当射锕（钍-227）发射α粒子的时候，α粒子会受到有相当大的力，而锕X则会受到反冲。那个力大到足以让它摆脱化学键，而由于它带正电，所以可以负电极收集。
哈恩的脑海中只有锕，但迈特纳在读到他的论文后告诉他，他发现了一种探测放射性物质的新方式。他们设置好一些测试，很快就发现了锕C （铊-207）和钍C（铊-207）。物理学家瓦尔特·格拉赫把放射性反冲称为“物理学中一项意义非凡，影响深远的发现”。
威廉皇帝学会化学分会.
1910年，哈恩受普鲁士文化教育部长奥古斯特·冯·特罗特·楚·索尔茨聘为教授。哈恩成为新成立的威廉皇帝学会化学分会放射系主任，分会位于柏林达勒姆（即现在的柏林自由大学哈恩-迈特纳楼所在地）。该职位年薪为五千马克（）。此外，1914年，哈恩因将新钍制程卖给诺夫勒而获得六万五千马克（），并将其中10%的收入给了迈特纳。新分会的开幕仪式于1912年10月23日举行，由威廉二世皇帝亲自主持，期间他还曾参观过暗房，观察发光的放射性物质。
能搬迁到新实验室是件幸运的事，因为旧木工作坊已经受到洒出的放射性液体严重污染，且放射性气体排放后会衰变并形成放射性尘埃，无法进行灵敏测量。为了确保新实验室的安全，哈恩和迈特纳制定了严格的操作规程。化学和物理测量必须在不同的房间中进行，接触放射性物质的工作人员必须遵守一系列程序，包括避免握手、并在电话和门把手旁悬挂卷状厕纸。强放射性物质最初储存在旧木工作坊，后来转移到专为此建造的镭房内。
第一次世界大战.
在第一次世界大战爆发后不久的1914年7月，哈恩被召回军队，到国土防卫军服役。他们徒步穿过比利时，那里他所指挥的排有配备缴获的机关枪。他以第一次伊普尔战役的战功获颁二等铁十字勋章。他在1914年也愉快地参与了圣诞节休战，并被任命为少尉。到了1915年中，他被召去会见化学家弗里茨·哈伯，并向他解释用氯气打破战壕僵局的计划。哈恩提出海牙公约禁止了含毒气投射物的使用，但哈伯解释说法国已经开始用催泪弹开启了化学战，而他打算用气瓶而不是炮弹来放气，这样就能绕过公约的条文。
哈伯的新单位被称为先锋35军团。哈恩在柏林接受过简短的训练后，就和物理学家詹姆斯·弗兰克和古斯塔夫·赫兹一起再次被派到佛兰德，为第一次气体袭击勘察场地。由于他和弗兰克为了选择下一次袭击的场地而离开了，所以他没有目击到那次袭击。他被转移到了波兰，并在1915年6月12日的中，释放了氯气和光气的混合气体。有些德国部队在气体开始被吹回时｜对于是否前进感到犹豫，于是哈恩就带领他们穿越了无人区。他目睹了俄国人中毒后死亡的痛苦，也尝试过去用防毒面具救人而以失败告终。在7月7日的下一次尝试中，气体再次被吹回德国战线，并且赫兹中毒了。此次任务因为佛兰德前线的任务而中断，之后在1916年又被新任务中断，要到凡尔登为西方战线引进充光气的炮弹。之后他又再次沿着两条战线去寻找适合气体袭击的场地。他在1916年12月加入了皇家总部新设的气体司令部队。
哈恩在行动之间返回柏林，溜回他的旧实验室，与迈特纳一同工作，继续他们的研究。德军在1917年9月派了三名以奥地利制服伪装的军官前往意大利的伊松佐河战线，哈恩是其中之一，目标是寻找适合使用新研发的袭击的场地，它能同时向敌军目标投掷数以百计装有毒气的容器。他们选了一个被深谷包围的意大利战壕，因为气体云能在这样的地势中经久不散。意大利战线在接下来的卡波雷托战役被击溃，而中央同盟则侵占了几乎整个意大利北部。哈恩在那个夏天在测试新型防毒面具时，因吸入光气而意外中毒。在战争终结时他穿着便服在田野中执行机密任务，测试加热后能释放出云的壶状武器。
镤的发现.
化学家弗雷德里克·索迪和卡西米尔·法扬斯在1913年独立观测到α衰变导致原子在周期表前移两格，而再损失两个β粒子则会返回原位。在后续的周期表重整下，镭被放在II族，锕被放在III族，钍在IV族，而铀则在VI族。那使得钍和铀之间出现一个空位。索迪预测那空位属于未知元素，他（按季米特里·门捷列夫的做法）称之为钽下元素（eka-钽），它会释放α粒子，化学性质与钽相近。很快法扬斯和就发现了它是钍的一种会发射β粒子的衰变产物。根据，那正是该缺失元素的同位素，因为它的半衰期很短，所以以拉丁语“brevis”一词（意为短暂）命名为“brevium”。然而，它能发射出β射线，所以它没有可能是锕的母同位素。那肯定是同一元素的另一种同位素。
哈恩和迈特纳的目标就是找到那缺失的母同位素。他们研发出沥青铀矿中分离出钽族的新技巧，希望这样能加快新同位素的分离速度。这项研究被第一次世界大战中断。迈特纳成为了多家奥地利军医院的X射线科护士，但她在1916年回到威廉皇帝学会。哈恩则在1914年中到1916年游走于东、西战线、柏林和勒沃库森之中，直到1916年12月才加入了位于柏林的帝国总部新建的气体司令部。
由于大部分学生、实验室助理和技术员都被征召出去了，因此在1917年1月至9月驻守柏林的哈恩和迈特纳只能甚么都自己做。她到1917年12月已成功隔离出那物质，并且经过后续研究能够证那就是缺失的同位素。迈特纳把她和哈恩的发现报告发到《》，于1918年3月号上发表，题为《论锕的母物质︰一种寿命长的新放射性元素》。尽管法扬斯和格林的发现元素的时间较早，但惯例是元素以寿命最长和丰度最高的同位素来代表，brevium的半衰期为1.7分钟，而哈恩和迈特纳的同位素半衰期则为3万2千5百年。旧命名因此不再适合。法扬期赞成了迈特纳和哈恩的命名“protoactinium”（有“原锕”之意，中译为“镤”）。
索迪和约翰·克兰斯顿在1918年公开宣布说他们提取出那同位素的样本，但与哈恩和迈特纳不同的是，他们并未能描述出它的性质。他们承认了是哈恩和迈特纳先找到的，并接受了他们的命名。它与铀的关系依然是一个谜，因为已知铀的同位素都不会衰变成镤。一切谜团要到在1929年发现了母同位素铀-235才解开。哈恩和迈特纳因他们的发现在1920年代多次被不同的科学家提名诺贝尔化学奖，提名人包括马克斯·普朗克、，还有法扬斯自己。国际纯化学和应用化学联合会于1949年定立新元素命名为缩写后的“proactinium”，并确认元素发现者为哈恩和迈特纳。
核同质异能性的发现.
随着镤的发现，铀的大部分衰变链都被测定出来。当哈恩战后回到工作岗位，他回看1914年的结果，并考虑之前被忽略或错过的异常。他把铀盐溶于含钽酸的氢氟酸溶液中。矿石中的钽最先被沉淀出来，之后是镤。除了铀X1（钍-234）和铀X2（镤-234）外，哈恩还探测到一种半衰期为6至7小时的放射性物质，但量很少。有一种已知半衰期为6.2小时的同位素，新钍II（锕-228）。但它不在任何可能的衰变链里，所以有可能是污染物，这是因为分会有对它做过其他实验。哈恩和迈特纳于1919年有展示过当锕被氢氟酸处理时，会产生不可溶的残余物。由于新钍II是锕的同位素，所以那物质不是新钍II；而是镤。哈恩当时有足够的信心他确实发现了新东西，他把这个新同位素命名为“铀Z”。他在1921年2月发表了关于这个发现的第一份报告。
哈恩测定出铀Z的半衰期约为6.7小时（误差幅度为2%），而当铀X1衰变时，约有99.75%的机会会变成铀X2，而变成铀Z的机会则约为0.25%。他发现数公斤硝酸铀酰中铀X变成铀Z的转化率随时间保持不变，这一点是证明铀X为铀Z的母物质的强力证据。为证明此事，哈恩取得了一百公斤的硝酸铀酰；从中提取铀X的过程需要数星期。他发现了铀Z母物质的半衰期和已知半衰变为21天的铀X1不同，差值大概少于两三天，但却不能取得更精确的数值。哈恩的结论是铀Z和铀X2都是镤的同一种同位素（镤-234｝，它们都会衰变成铀II（铀-234），但半衰期不一样。
铀Z是核同质异能性的第一个例子。瓦尔特·格拉赫后来称之为“一项当时未搞明白的发现，但后来在核物理中变得极度重要”。要到1936年卡尔·弗雷德里希·冯·魏茨泽克才能够提供这现象的理论解释。因这个很少人认识其全面意义的发现，哈恩再次被、戈德施密特和普朗克提名诺贝尔化学奖。
《应用放射化学》.
1924年，哈恩获选为柏林普鲁士科学院的正院士，票数为三十个白球对两个黑球。在继续担任自己系主任的同时，哈恩还在1924年出任威廉皇帝学会化学分会的副会长，并在1928年接替阿尔弗雷德·斯托克担任分会会长。迈特纳则担任物理放射组的组长，而哈恩则继续带领化学放射组。 
1920年代初，哈恩创造出一个新的研究方向。透过利用他最近开发的“射气法”，和“射气能力”，他创立了后来被称为“应用放射化学”的学科，用于研究一般化学和物理化学问题。康乃尔大学在1936年以英语出版了一本名为《》的书籍（后来有俄语版），里面包含哈恩于1933年在纽约州伊萨卡担任康乃尔大学访问学者时发表的演讲。这本著作对1930年代至40年代间美国几乎所有核化学家和物理学家都有着巨大的影响。哈恩被称为核化学之父，而核化学正是源于应用放射化学的。
纳粹德国.
国家社会主义的影响.
弗里茨·施特拉斯曼到威廉皇帝学会化学分会跟随哈恩研究，目的是改善自己的就业前景。纳粹党（国家社会主义德国工人党）于1933年掌权后，施特拉斯曼拒绝了一个优厚的职位，因为该职位需要政治训练和纳粹党籍。后来，为了不成为纳粹控制组织的成员，施特拉斯曼在并入纳粹的德意志劳工阵线时退会。因此，他既不能在化学工业的业界工作，也不能取得特许任教资格，而这资格是取得学术职位的先决条件。迈特纳说服哈恩雇用施特拉斯曼作为他的助理。很快他就在他们产出的论文上被列为第三作者，有时甚至会被列为第一作者。
哈恩作为康乃尔大学的访问学者，在美国和加拿大度过了1933年2月至6月这四个月时间。他在多伦多接受了《》杂志的专访，其中他为阿道夫·希特勒的赞美之词溢于言表︰
于1933年4月颁布的《》禁止犹太人和共产党人于学术界任职。迈特纳的国籍是不是德国，而是奥地利，因此获得豁免。同样地获得豁免的还有参加过一战的哈伯，但他选择了在1933年4月30日辞任威廉皇帝学会物理化学及电化学分会会长一职，以示抗议。其他所有威廉皇帝学会分会的会长，甚至当中有犹太人，都遵守了这一法例，法例适用范围包括被视作整体的威廉皇帝学会，以及国家支援超过50%的分会，因此化学分会可获法例豁免。哈恩因此不需要遣散任何自己的全职员工，但作为哈伯所在分会的临时会长，他解雇了那里四分之一的员工，当中包括三名系主任。被委任为哈伯旧分会的新会长，并将研究方向改为化学战研究。
跟其他分会会长一样，哈伯积累了大量的自由支配资金。他希望能把这些资金分给被遣散的员工帮助他们移民。哈恩促成了一项协议，其中资金的10%分给哈伯的人，其余分给学会，但洛克菲勒基金会坚持资金只能用作原定的研究用途，否则需要退回。威廉皇帝学会的行政人员在1933年8月被告知，有几箱洛克菲勒基金会资助的设备准备要寄出，收件人为，他是哈恩遣散的三名主任之一，当时到了英国工作。因1930年起担任会长的普朗克正在休假，当时威廉皇帝学会的临时负责人为，是一名纳粹党员，他下令停止装运。哈恩照做，但并不同意停运的决定，因为外国资金不应被转移到军事研究，而学会的军事研究正与日俱增。当普朗克从休假中回来时，他命令哈恩加快装运。
哈伯于1934年1月29日逝世。追思会在他逝世后的一周年纪念日举行。大学教授被禁止参加，因此他们派了妻子代为出席。哈恩、普朗克和出席并致辞。普朗克因年纪老迈不寻求连任，并于1937年由卡尔·博施继任会长，他是诺贝尔化学奖得主，和法本公司的董事会主席，那公司自1932年起就在为纳粹党提供资金。泰尔绍成为了威廉皇帝学会的秘书长。他是狂热的纳粹支持者，但作为哈恩的前学生，他还是对哈恩忠诚的，而哈恩对他的委任表示欢迎。哈恩的首席助理奥托·埃尔巴赫则成为化学分会的党代表 。
铷-锶定年法.
哈恩于1905年至1906年在北美洲逗留期间，他的注意力被转移到曼尼托巴省出产的含铷云母状矿物。他研究过铷-87的放射性衰变，并估算出其半衰期约为2 × 1011 年。他突然想到，通过对比矿物中锶的量（曾经为铷）与所剩铷的量，能够测量出矿物的年龄，前提是假定原来半衰期的计算足够准确。这会是研究铀衰变的优越方法，因为一些铀会变成氦后后逃逸，使得岩石比实际上年轻。雅各布·帕皮什帮助哈恩取得数公斤的那种矿物。
施特拉斯曼和恩斯特·沃林于1937年从1,012克矿物中提取出253.4毫克的碳酸锶，其中全部皆为锶-87的同位素，意味着都是铷-87衰变产物。矿物的年龄通过对同一矿本铀矿物的分析被估算为19.75亿年，由此得铷-87的半衰期为2.3 × 1011 年︰相当接近哈恩原来计算的数值。铷-锶定年法于1950年代就成为了一种被广泛应用于岩石定年的技术，当时质谱法开始变得普遍。
核裂变的发现.
在詹姆斯·查德威克1932年发现了中子之后，伊雷娜·居里和弗雷德里克·约里奥以α粒子辐照铝箔。他们发现得到了寿命短的放射性磷同位素。他们特别提到在中子发射停止后，正电子发射仍然继续。他们不单发现了新形式的放射性衰变，还把元表嬗变成另一种元素当时未知的同位素，因此在之前没有的地方产生了放射性。现在核化学不再只局限某些重元素，而是被延伸到整个周期表。查德威克指中子因为电中性，而能够比带正电的质子或α粒子更容易击穿同是带正电的原子核。在罗马的恩里科·费米和他的同僚采纳了他的建议，并开始用中子来辐照元素。
法扬斯和索迪的放射性位移定律指出，β衰变会使元素的同位素变成后面一格的，而α衰变则会使它们变成前面第二格的。当费米的团队用中子轰击铀原子时，他们发现半衰期之间有着复杂的混合。因此费米的结论是实验创造出原子数高于92的新元素（被称为超铀元素）。虽然迈特纳和哈恩已有多年没有合作，但迈特纳很着急想去调查费米的结果。最初哈恩不急，但在指出费米已经找到镤的同位素后，他改变了主意。
1934年至1938年之间，哈恩、迈特纳和施特拉斯曼发现了许多放射性嬗变产物，全部都被他们视作超铀。那时锕系元素的存在仍未被确立，而铀则被误认为是像钨那样的6族元素。因此最初的超铀元素性质会于7族至10族相近，即铼和铂族金属。他们证实了最少四种上述元素的多种同位素的存在，并且（错误地）把它们识别为93至96号元素。他们是最先测量出铀-239半衰期23.5分钟的科学家，也是最早在化学上确定了它是铀同位素的科学家，但他们却不能以合逻辑的结论来推进这项研究，也不能识别出真正的93号元素。他们识别出十种不同的半衰期，当中精确度各异。为了解释它们，迈特纳必须假设有新的反应和铀的α衰变，而两者都不曾被报导过，也缺乏物理证据。哈恩和施特拉斯曼完善了化学过程的同时，迈特勒则在设计能进一步阐明反应过程的实验。
他们在1937年5月发表了两篇平行的报告，在《》发表的一篇以迈特纳为第一作者，而另一篇在《德国化学学报》发表的则以哈恩为第一作者。哈恩在他论文的最后强调说︰“最重要的是，它们与之前所有已知元素在化学上的差异小到无需后续讨论。”但迈特纳则愈来愈不确定。她有考虑过反应可能是有其他铀同位素引起的；铀有三种未知的同位素︰铀-238、铀-235和铀-234。然而当她计算中子截面时，所得数值大得只能够是丰度最高的同位素铀-238。她的结论是必定是核同质异能性的另一个案，而核同质异能性是哈恩在镤身上发现的。因此她在报告最后写的与哈恩截然不同，说︰“这些过程肯定是铀-238的中子俘获，产生了铀-239的三种同素异能核。这个结果与现时的核概念大相迳庭。”
随着德奥合并，德国于1938年3月12日吞并了奥地利，迈特纳因此失去了她的奥地利公民身份，需要逃到瑞典去。她带的钱很少，但她走之前，哈恩给了她他从母亲那里继承得来的钻石戒指。迈特纳有用信件和哈恩保持联络。哈恩和施特拉斯曼于1938年末在他们的样本中，发现了一种稀土金属有同位素的证据。由于2族金属与迄今为止发现的元素没有逻辑上的符合，所以这些金属很麻烦。哈恩最初怀疑那是由铀核裂出两个α粒子后而成的镭，但要经由那种过程削出两个α粒子的可能性不大。铀变成钡这个想法（要移除大约一百个核子）在当时被视为荒谬。
哈恩在11月到访哥本哈根，期间哈恩与尼尔斯·玻尔、迈特纳和奥托·罗伯特·弗里施讨论那些结果。后续的技术调整使得带决定性的实验在1938年16至17日能够进行，并产生令人疑惑的结果︰三种同位素的性质都不像镭，反而像钡。没有和自己研究所的物理学家讨论过的哈恩，在12月19日一封写给迈特纳的信上独家描述那个结果︰
迈特纳在她的回信中同意道︰“目前这个如此彻底分裂的诠释对我来说似乎很难接受，但我们在核物理已经经历了如此多的惊喜，以致于没有人能无条件地说︰‘这不可能’。”哈恩于1938年12月22日向《》杂志寄出了报告他们核化学结果的草稿，并在于1939年1月发表。12月27日，哈恩致电给《自然的科学》的编辑，请求在论文增加篇幅，推测之前在受辐照铀观测到的一些铂族元素，最初被诠释为超铀元素，实际上有可能为𨱏（旧名“𨰾”），因为之前误信要相加的是原子质量，而不是原子数。到了1939年1月，他已经对轻元素的生成有足够的信心，以致于他发表了论文的新修订版，收回之前观测到超铀元素和与铀相邻元素的主张。
哈恩作为一名化学家，对于提出革命性的物理学发现一事感到犹豫，但迈特纳和弗里施已经为核裂变提供了理论诠释，而“裂变”一词是由弗里施从生物学挪用过来的。他们在1月和2月发表了两篇论文，分别讨论和以实验证实他们的理论。哈恩和施特拉斯曼在他们第二篇关于核裂变的论文中，第一次使用“铀裂变”一词，并预测裂变过程中有额外的中子存在及被解放出来，打开了核连锁反应的可能性。最终由弗雷德里克·约里奥和他们团队于1939年3月证实可能。埃德温·麦克米伦和菲力普·艾贝尔森使用了柏克莱辐射实验室的回旋加速器使中子轰击铀，并成功识别出23.5分钟半衰期的同位素系铀的衰变产物，也就是真正的93号元素，他们把它以海王星命名为镎（台译镎）。哈恩评论说︰“诺贝尔奖就这样走了。”
只用了化学分会那里的弱中子源就独立地生成了93号元素。于是哈恩和施特拉斯曼便开始研究它的化学性质。他们知道它应该会衰变成真正的94号元素，而根据玻尔和约翰·阿奇博尔德·惠勒提出的最新核液滴模型，会比铀-235更易发生裂变，但却探测不到它的放射性衰变。他的结论是它的半衰期必定很长，也许数以百万年计。他们问题的一部分就是他们依然相信94号元素是一种铂族金属，混淆了他们在化学分离上的尝试。
第二次世界大战.
和他的助理在1939年4月24日写了信给国防军最高统帅部，警告他们开发原子弹的可能性。作为回应，陆军武器科建立了由核物理学家领导的物理学小队。从那时开始，哈恩参与了与该计划有关的一连串会议。威廉皇帝学会物理学分会会长彼得·德拜于1940年前往美国，之后就没有回来了，迪布纳被委任为新一任分会会长。哈恩向陆军武器科报告他的研究进度。他和他的助理、、汉斯·高伊特、和施特拉斯曼一起，共同把约一百种核裂变产物同位素编成目录。他们还调查了同位素分离的手法、93号元素的化学、纯化氧化铀及铀盐的方法。
威廉皇帝学会化学分会的大楼在1944年2月15日被炸弹轰炸。哈恩的办公室被摧毁了，被摧毁的还有他与卢瑟福和其他研究者的通讯，还有许多个人物品。该办公室是轰炸的目标，这次轰炸的下令者为曼哈顿计划的指挥莱斯利·格罗夫斯准将，为的是干扰德国的铀计划。部长阿尔伯特·施佩尔安排把分会迁移到泰尔芬根（今德国南部阿尔布施塔特的一部分）。哈恩所有在柏林的工作在7月终止，他和家人搬到了泰尔芬根当地布料生产商的房屋里。
娶了犹太妻子的生活变得很不安定。其中一个这样的人就是菲利普·赫内斯，他是个化学家，为负责开采计划用的铀矿石的工作。学会于1944年遣散了他之后，赫内斯面对被迫劳动的可能性。他当时已经60岁，能否生还成疑。哈恩和安排了赫内斯到化学分会工作，声称他的研究对铀计划不可或缺，而且铀的毒性很强，很难找到人来处理它。哈恩很清楚实验室中的铀矿石相当安全，但对于从萨克森豪森集中营到奥拉宁堡挖铀矿石的二千名女性奴隶劳工来说就不是了。另一名有犹太妻子的物理学家为。哈恩认证他的研究对战争很重要，还有需要他的物理学博士妻子玛丽亚来当助理。冯·特劳本恩格于1944年9月19日逝世，此时玛丽亚就要面对被押送到集中营这件事。哈恩发起游说释放她的行动，但无济如事，她于1945年1月被押送到泰雷津集中营。她成功从战争中生还，并在战后与两名女儿在英格兰重聚。
战后.
在农场会堂的拘留.
1945年4月25日，由英美两国阿尔索斯任务派出的武装小队到达了泰尔芬根村，并包围了威廉皇帝学会化学分会。哈恩被告知他被拘捕了。当被问及关于他对铀秘密研究的报告时，哈恩回答说︰“都在我这里了。”，并提交了超过150份报告。他被带到了黑兴根，与、、马克斯·冯·劳厄、卡尔·弗雷德里希·冯·魏茨泽克和会合。之后他们被带到凡尔赛宫一处破旧的城堡，并在5月7日于兰斯听到了德国签署无条件投降书的消息。在之后的数天，库特·第伯纳、瓦尔特·格拉赫、保罗·哈特克和维尔纳·海森堡陆续加入了他们。除了哈恩和哈特克两名化学家外，都是物理学家，而且除冯·劳厄以外都为德国核武器开发计划工作过，虽然冯·劳厄本人很清楚这件事。
他们被迁移到比利时莫达沃的法克瓦尔城堡，哈恩在这段时间撰写着自己的回忆录，到了7月3日他们被飞到了英国。他们在7月3日到达了位于剑桥附近戈德曼彻斯特的。在他们停留期间，他们所有户内和户外的对话都被隐藏的麦克风隐蔽地录下来了。他们获发哈恩能读的英国报纸。他对于章上波茨坦会议的报导深感不安，会议中德国领土被割让给了波兰和苏联。这些德国科学家在1945年8月被告知广岛原子弹爆炸一事。直到此时，除哈特克以外的科学家们还都非常肯定他们的计划进度要比其他国家都要超前，而阿尔索斯的首席科学家塞缪尔·古德斯米特对那样的印象置之不理。那么他们被困在农场会堂的理由忽然就变得很明显了。
随着他们从震惊中恢复的同时，他们开始合理猜测到底发生了甚么事。哈恩注意到他在为他们没有成功而高兴，而冯·魏茨泽克提出他们可声称他们是不想做的。他们起草了一份关于开发计划的备忘录，指出是哈恩和施特拉斯曼发现了裂变。炸掉长崎的是一枚钚弹这件事再一次震惊到了他们，因为这意味着同盟国不止成功进行了铀浓缩，但掌握了核反应堆技术。那篇备忘录成为了一份战后辩解书的第一稿。德国是因为科学家道德水准太高而输掉战争一事既令人愤慨又令人难以置信T，但有引起德国学术界的共鸣。这个说法激怒了父母在奥斯维辛被处决的古德斯米特。在他们到达农场会堂刚好六个月的1946年1月3日，他们获准回到德国。哈恩、海森堡、冯·劳厄和冯·魏茨泽克被带到由英国占领当局控制的哥廷根。
1944年的诺贝尔化学奖.
瑞典皇家科学院于1945年11月16日宣布哈恩因“对重原子核裂变的发现”而获得了1944年的诺贝尔化学奖。哈恩在公布时仍在农场会堂；因此他的所在地是当时的机密，所以诺贝尔委员会要发出祝贺电报是不可能的。取而代之的是他在11月18日的《每日电讯报》上得知自己获奖。和他一起拘留的科学家们为他的获奖庆祝，有致辞的、有开玩笑的，还有写歌的。
甚至在发现核裂变之前，哈恩已被多次提名诺贝尔化学奖和物理学奖。在发现核裂变后，提名又多了数次。诺贝尔奖的提名由五人委员会负责审查，每个奖项都有自己委员会。尽管哈恩和迈特纳都有被提名物理学奖，但放射性和放射性元素传统上被视为化学奖的范畴，因此提名交由诺贝尔化学委员会审理。委员会取得了由瑞典化学家特奥多尔·斯韦德贝里和撰写的评估报告。这两位化学家对哈恩的研究印象深刻，但对于迈特纳和弗里施的研究印象则不怎么样，并且不明白物理学社群怎么会把他们的研究视为精髓。至于施特拉斯曼的话，虽然他的名字确在论文上，但是在对合作组织颁奖时有一项由来而久的政策，就是把奖颁给最资深的科学家。委员会因此推荐对哈恩单独授奖。
在纳粹的统治下，又在卡尔·冯·奥西茨基获颁1936年的诺贝尔和平奖之后，德国人被禁止接受诺贝尔奖。因此诺贝尔委员会对化学奖的推荐在1944年被瑞典皇家科会院否决，但同时又决议把授奖押后一年。到了1945年9月学会重新考虑奖项时，战争已结束，因此对德国的抵制亦随之告终。与此同时，化学委员会变得更加谨慎，因为明显地美国那边有很多秘密研究，所以建议再押后一年，但学会立场受到瑞典药理学家的影响，他主张学会坚持与二战同盟国之间的独立性非常重要，并把奖颁给德国人，就像一战时把奖颁给弗里茨·哈伯那样。因此哈恩成为1944年诺贝尔化学奖的单独获得者。
诺贝尔庆典的邀请被发到了斯德哥尔摩英国大使馆。哈恩在12月4日被他的两名阿尔索斯拘留者说服，他们是美国的霍勒斯·K·卡尔弗特中将和英国埃里克·威尔斯海军少校，写了一封信给诺贝尔委员会接受奖项，但又声明他因拘留者不准他离开农场会堂而未能出席12月10日的颁奖典礼。当哈恩抗议时，威尔斯提醒他德国输掉了战争。根据诺贝尔基金会会章，哈恩需要在六个月内发表诺贝尔奖演讲，以及在1946年10月1日前兑现那张15万瑞典克朗的支票。
1946年1月3日，哈恩从农场会堂遣返回国，但很快就发现要从英国政府那里拿到出国许可很难，这意味着他不可能在1946年12月之前到瑞典去。瑞典皇家学会和诺贝尔基金会为此向瑞典政府取得了延期。哈恩在获奖的次年出席了颁奖典礼。在阿尔弗雷德·诺贝尔逝世100周年的1946年12月10日那天，瑞典国王古斯塔夫五世向他颁发了诺贝尔奖奖章和证书。哈恩把奖金中的一万瑞典克朗给了施特拉斯曼，而他拒绝了使用这笔钱。
马克斯·普朗克学会的创始人及会长.
在1945年4月14日自杀，使得威廉皇帝学会会长一职出缺。在同盟国决定如何处理此事的期间，英国化学家伯蒂·布朗特被委派全权处理相关事务，而他决定委任马克斯·普朗克为临时会长。当时已87岁的普朗克住在一个叫罗盖茨的小镇，而美国正准备移交那个地区给苏联。阿尔索斯行动的荷兰天文学家杰拉德·柯伊伯在5月16日开着一辆吉普车把普朗克接到了哥廷根。普朗克在7月25日写信给当时仍被拘留在英格兰的哈恩，并通知他威廉皇帝学会的董事已投票选出他成为下任会长的人选，又问他是否接受此职务。哈恩到9月才收到信件，由于他觉得自己不擅长谈判，所以他并不认为自己是个好人选，但他的同僚建议他接受会长一职。在回到德国后，他在1946年4月1日就任会长。
1946年4月29日，盟国管制理事会发出关于科学研究的第25号法令，限制德国科学家只能做基本研究，理事会于7月11日在美国人坚持下解散了威廉皇帝学会，美国人认为学会与国家社会主义制度走得太近，对世界和平构成威胁。然而对解散投下反对的英国人则较为有同情心，并提出让威廉皇帝学会在继续下去，但有一个条件︰要改名。哈恩和海森堡对这样的前景感到心烦意乱。对他们来说那是个国际品牌，代表着最高等级的政治独立和科学研究。哈恩指出在魏玛共和国时期有提出过要改名字，但德国社会民主党被成功游说不要改。对哈恩而言，那名字代表着在被讨厌的魏玛共和国之前，属于德意志帝国的美好旧时光，无论它当年有多么的专制和不民主。海森堡找尼尔斯·玻尔寻求支持，但玻尔却推荐改名字。莉泽·迈特纳写信给哈恩解释道︰
1946年9月，新的马克斯·普朗克学会在英国占领区的巴特德里堡成立。在英国和美国占领区分并成后的1948年2月26日，威廉皇帝学会为让路给马克斯·普朗克学会而解散，并由哈恩出任创会会长。它接管了前威廉皇帝学会在英国和美国占领区的29个分会。而到了德意志联邦共和国（又称西德）成立的1949年，位于法国占领区的五个分会也加入了他们。当时由施特拉斯曼领导的化学分会在美因茨建造和翻新设施，但工程进度缓慢，所以分会要到1949年才搬离泰尔芬根。哈恩坚持让泰尔绍留任秘事长，使得他的会长之位差点被推翻。作为哈恩重建德国科学的努力，他对于发出一事相当慷慨，甚至发出了一张给，此人于1933年加入了冲锋队，又于1937年加了国家社会主义德国工人党，话在化学分会穿着冲锋队制服；获发证书的还有法本公司的和。哈恩一直担任马克斯·普朗克学会会长直到1960年，成功重建威廉皇帝学会曾经拥有的声誉。新的分会成立，而旧的则扩张，预算由1949年的1,200万德国马克（相当于的万欧罗 ）增加到1960年的4,700万（相当于的万欧罗 ），职工人数也从1,400人增加到接近3,000人。
为社会责任发声.
哈恩在二战后强烈反对将核能用于军事目的。他看过自己的科学发现被应用于错误的地方，甚至被用于犯罪。历史学家写道︰“他在战时意识到科学被误用于武器制造，和他战后对自己国家科学规划上的努力，都使他一步步踏上成为社会责任发言人的道路。”
1954年初，他写了一篇题为《钴-60——对人类来说是危险还是福祉？》的文章，是有关原子能滥用的，这篇文章被广泛重印，还通过电台在多国传播，有德国、挪威、奥地利和丹麦，而英语版则透过大英广播公司向全世界传播。国际间的反应另一鼓舞。次年他启动并组织了1955年的《迈瑙宣言》，当中他和其他国际诺贝尔奖得主一同呼吁关注核武器的危险，以及急切警告全世界反对使用“最后关头的武装手段”，比相似的《罗素—爱因斯坦宣言》晚了一周。1956年，哈恩重申他的呼吁，这次得到了世界各地52名诺贝尔同侪的签署。
哈恩对于1957年4月13日的《》有着关键性作用，同时也是起草人之一，他与另外17名顶尖的德国核科学家一起，抗议西德武装部队（联邦国防军）的核武提议。这导使哈恩收到邀请，去见德国总理康拉德·阿登纳和其他高官，包括国防部长弗朗茨·约瑟夫·施特劳斯、汉斯·斯派德尔将军和阿道夫·豪辛格将军（二人皆为纳粹时代的将军）。两名将军认为国防军需要核武，而阿登纳接受了他们的意见。政府起草了一份公报，称联邦共和国不制造核武器，也不会要求科学家这样做。取而代之的是，德军装备的是美国核武器。
哈恩于1957年11月13日在维也纳的音乐厅警告“原子弹和氢弹的危险”，并宣告“今日的战争已不再是政治工具——它只会摧毁世界各国”。他备受赞誉的演说通过奥地利电台“奥地利广播”传播到世界各地。1957年12月28日，哈恩于索菲亚在保加利亚国家电台以英语翻译版重复他的呼吁，所有华沙条约组织国都能收听到。
1959年，哈恩在柏林共同创立了，一个致力于负责任科学理想的非政府组织。联合会成员在进行他们的科学研究和教学时，都要考虑到可能的军事、政治和经济后果，以及滥用核武器的可能性，并为此感到负责。凭着其跨学科工作的成果，德国科学家联合会不单面向公众，还面向政治和社会所有阶层的决策者他直到逝世前从未对警告大国核武竞赛的危险性和行星放射性污染感到厌倦。 
罗伦斯·巴达什写道︰
他是召开起草会议的协议签署人之一人类历史上第一次为了起草及通过《地球联邦宪法》的因而召开。
私人生活.
哈恩于1911年6月出席出什切青举行的研究会，结识了的学生（1887年—1968年）。他们之后在柏林再度相遇，并于1912年11月订婚。这对夫妇于1913年3月22日在什切青成婚，伊迪斯的父亲，保罗·费迪南德·荣根斯是一名高级执法人员，在1915年逝世前担任当地市议会议长。在意大利加尔达湖圣维吉尼奥半岛度蜜月后，他们到访了维也纳，之后是布达佩斯，和乔治·德海韦西住在一起。
他们有一个孩子，，生于1922年4月9日。汉诺于1942年参军，第二次世界大战期间在东方战线上担任装甲指挥官。他在战斗中失去了一只手臂。战后（在罗马的赫兹图书馆）成为了艺术史学家和建筑研究员，以发现12世纪的早期而闻名。汉诺于1960年8月在法国的一次修学旅行中，与妻子兼助理伊尔莎·普莱茨一同死于交通意外。他们留下了一名十四岁的儿子，。
于1990年创立，旨在纪念汉诺和伊尔莎。哈恩，还有支持年轻有才的艺术史学家。该奖项每两年由在罗马颁发。
逝世和影响.
逝世.
1951年10月，哈恩背部中枪，射击者是一名不满的发明家，希望藉事件为他被主流科学家忽略的想法带来关注。哈恩于1952年的一次交通事故中受伤，然后次年轻度心脏病发作。1962年，他出版了一本名为《从射钍到核裂变》的书。此书的英语版本在1966年出版，名为《奥托·哈恩︰科学自传》，由格伦·西博格作序。这本书的成功可能促使他再写一本更详细的自传，名为《奥托·哈恩︰我的一生》，但在成书之前，他下车时颈椎骨折了。他的身体逐渐虚弱，并于1968年7月28日在哥廷根去世。他的妻子伊迪斯两周后也去世了。他被葬于。
他逝世后的次日，马克斯·普朗克学会发表了讣闻，内容如下︰
弗里茨·施特拉斯曼写道︰
奥托·罗伯特·弗里施写道︰
伦敦皇家学会在讣闻中写道︰
后世影响和评价.
哈恩被称为放射化学和核化学之父。他主要被记得的是核裂变的发现，核裂变是核动力和核武器的基础。格伦·西博格是这样写的︰“很少有人能像奥托·哈恩一样对科学和人类都做出如此巨大的贡献”。他获颁1944的诺贝尔化学奖是因为那项发现，但奖项的价值却因迈特纳被忽略所带来的性别歧视和反犹太主义而受损。化学家和物理学家之间的冲突，还有理论家和实验家之间的冲突在此事上都有各自的角色。哈恩为恢复战后德国的形象所作的努力也遇到了问题。 他不是纳粹党人，但容忍纳粹党人。他没有罪责，但却是共犯。迈特纳在一封日期为1946年2月22日给詹姆斯·弗兰克的信中写道︰
荣誉和奖项.
哈恩在生时被授予多个勋章、奖章、科学奖和全球各地学院、协会与研究所的院士头衔。德国新闻周刊《焦点》在1999年末发表了向500名自然科学家、工程师和医生询问了他们心中最重要的20世纪科学家的人选。这次票选中哈恩以81分名列第三，仅次与理论物理学家阿尔伯特·爱因斯坦和马克斯·普朗克，可见他就是他那时代最重要的化学家。
除诺贝尔化学奖（1944年），哈恩获得的奖项还有︰
哈恩在1962年成为了马克斯·普朗克学会的荣誉会长。
他是伦敦大学学院的荣誉院士，其他荣誉头衔还有︰
以哈恩命名的事物包括︰
以哈恩为元素命名的建议有出现过数次。最初是1971年由美国化学家提出，应该要把新合成的105号元素命名为hahnium（元素符号，曾中译为“𫒢”），但国际纯化学和应用化学联合会在1997年以俄罗斯研究中心所在地杜布纳把元素命名为𬭊。一支德国研究团队在1992年发现了108号元素，他们提出想以黑森来命名为𬭶。尽管按照长久而来的惯例发现者有权命名，但国际纯化学和应用化学联合会委员会建议命名为“𫒢”在德国发现团队的抗议后，最终在1997年“𬭶”（元素符号Hs）被采用为国际名称。