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좌측 겸자구조는 접속사 이외에 정동사 하나만을 포함할 수 있다. 접속사 외에 부정사구에서 좌측 겸자구조는 빈 상태로 남는 결과가 된다(위의 마지막 예시).
동사 위치에 따른 더욱 세밀한 구분.
동사군으로서의 우측겸자.
(종속절 등에서) 정동사가 문말에 있을 때 우측 겸자는 정동사를 포함한다. 게다가, 특히 독일어에서 몇몇 동사로 구성될 수 있는 동사군(Verbalkomplex)과 같이 술어 이외의 모든 요소는 우측 겸자에 부속된다. 그럼에도 비동사 술어요소의 부속 문제는 때때로 미해결 상태일 수 있다.
Er hat nicht gesehen werden wollen.(그는 보이고 싶지 않았다. 즉 그는 남들 눈에 띠고 싶지 않았다.)
추가장.
세분(Feinunterteilung)은 정동사가 나머지 동사들 앞에 있고, 문말에 나타나는 문장구조에 필요하다. 그래서 이러한 추가적인 자리는 "추가장(Oberfeld)"이라 한다.
dass er es mich hat machen lassen. 그가 그것을 나에게 하게 하였다는 것
이 예문의 부정사는 중장에 부속될 수 없는데(그래서 우측겸자로서 정동사 hat와 함께), 이는 부정사가 문장가를 갖는(satzwertig) 일관 구조(kohärente Konstruktion)와 관련되기 때문이다. 보통 그러한 부정사는 후장의 기능을 하지 않는다.(더 많은 내용은 Deutsche Grammatik #Reihenfolge der Verben를 참조할 것.)
전장은 이른바 화제(Topik)라고 하는 맥락에서 주어진 정보로서 수용되어야 할 임의적인 소재(Material)로 이뤄진 위치의 역할을 하거나, 반대 의견으로 주장 되어야 할 소재의 위치로 활용된다. 또한, 한 문장성분의 전장 역할은 (다소 부정확하지만) 그 문장성분의 화제화(Topikalisierung)로서 설명되기도 한다. 정동사 이외에, 거의 모든 종류의 문장 성분은 전장 역할로 활용될 수 있으며, 따라서 이러한 문장 성분들은 알맞은 중장 자리가 없다. 소재가 적은 문장에서는, 소재가 적기 때문에 중장이 완전히 비어버린 상태가 될 수 있다.
마찬가지로 복잡한 문장성분뿐 아니라 모든 종속절도 전장을 둘 수 있다. 아래 예문 중 첫번째 예문에서는 동사구(부정사와 그 목적어) 하나, 두번째 예문에서는 주어절, 세번째 예문에서는 부사절이 그것이다. 이러한 복잡한 예시들의 구조는, 이를 목표로 할 때, 주절의 정동사는 항상 주절의 좌측겸자를 구축한다는 것이 분명해진다.
하나의 완정한 문장이 전장에 있는 것에 대하여 알아두어야 할 것은 이러한 문장은 다시 그 자체로 장 구조를 보여준다는 것이다.(여기서는 설명하지 않음) 장 구조는 어떤 경우에 한하여서는 서로 복잡하게 얽혀 있을 수 있다.
한 특성은 허사(Expletivum)를 통하여 전장 배치를 표현한다는 것이다. 대명사 "es"는 형식상 전장을 둘 수 있는 것으로 보인다. 이는 모든 기타 소재들과 주어는 중장에 남는 결과를 야기한다.
종합하면 전장은 주어자리가 아니며(오히려 임시 소재라고 받아들임), 때문에 위의 예시에서 대명사 "es" 역시 주격대명사가 아니다. "es"의 다양한 기능에 대한
더욱 정확한 내용은 독일어 허사(Expletivum) 항목을 찾아볼 수 있다.
후장.
특히 후장은 마치 종속절처럼 긴 문장성분을 안전하게 두는데 이용된다. "Ausklammerung(배제, 괄호 밖으로 보내기, 문장 뒷부분으로 보내기)"라고 하기도 한다. 원칙상 종속절은 알맞은 중장의 자리에 있을 수 있으며, 특히 부사절(Adverbialsatz)일 경우에 그러하다. 그러나 주어절이나 목적어절에 대해서 이는 문법적으로 수용될 수 없다.
그러나 또한 후장에 있는 그러한 문장과 중장의 주어자리 혹은 목적어자리는 연결되어 있는데, 이것들은 이른바 상관대명사(Korrelatpronomen) "es"가 대신할 수 있기 때문이다. 반대로 종속절이 후장이 아닌 전장에 있을 때 상관대명사는 쓸 수 없다.
또한 소재의 다른 유형은 후장에 올 수 있다. 게다가 주목할 만한 것은, 특히 여기서 "추가된" 문장으로 작용하는 전치사구(Präpositionalphrase)는 "zu"가 있는 부정사구문(Infinitivkonstruktion) (비일관구문Inkohärete Konstruktion에 있는 종속절 지위를 가짐)이자 원래는 중장의 한 명사와 관련된 관계문(Relativsatz)이지만, 여기에서는 분리된 상태로 있을 수 있다. 예를 들어 위의 예시에 대한 장 분석(Felderanalysen)을 하면 다음과 같다.
문장 주위에 추가된 장.
고전적인 장 모델에서는 보이지 않지만, 독일어 문장에서 전장이나 후장 너머에 놓은 다양한 부가요소 자리는확인될 수 있다. 종종 '전전장(Vor-Vorfeld)'과 '후후장(Nach-Nachfeld)'이라 불리는 이러한 위치는 그 문장에 통합되어 있지 않은 소재를 포함한다. 이러한 소재의 예시로는 호칭(Anrede) 혹은 호격(Vokativ), 병렬접속사(koordinierende Konjunktion), 앞이나 뒤에서 언급되고 전장이나 후장에서 대명사와 함께 다시 시작되는 소재, 이른바 전위구문(Versetzungskonstruktion)이 있다. 위의 예시 전부는 아니지만 대부분은 언급된 화제(Sprache)의 전형이다.
첫번째 두 예문은 전장 앞에 붙는 "좌측전위(Linksversetzung)"를 보여주며, 세번째 예문은 후장 뒤에 붙는 "우측전위(Rechtsversetzung)"를 보여준다. 문헌 속에서 호칭 및 und-연결(und-Anschluss)은 좌측전위 자리 앞에서 다시 한 번 원래의 "연결장(Anschlussfeld)"으로 발견되지만, 다음에서는 연결장으로 분류되지 않는다.
마지막 예문에서, 전장은 비어있지만, 이는 시비의문문(Ja/Nein-Frage) 즉 동사 제일위 문장(Verb-Erst-Satz)에 해당한다. 그 앞에 있는 접속사 혹은 불변화사(Partikel) und는 여기에서 아무것도 바꾸지 않는다(곧바로 다음 단락을 볼 것).
전장 앞 자리의 자잘한 분절(Aufgliederung)에 관하여서는 IDS-Grammatik 혹은 grammis에서의 설명을 보라.
장 배치와 문장유형 표시.
의문문이나 평서문 등은 물론 주절과 종속절과 같이 다양한 문장유형(Satztyp)은 독일어에서 여러 요소들의 조합을 통하여 표시된다. 접속법(Konjunktiv)이나 직설법(Indikativ) 등 서법(Verbmodus), 강세(Intonation)와 같은 것이 여기에 속하지만, 전장과 좌측겸자의 다양한 배치역시 여기에 속한다. 그런데 중장은 문장유형의 특징 표시에 관여하지 않으며 오히려 모든 문장 종류가 공유한다.
전통적으로 독일어에서 세 개의 문장 형태(Satzform)로 구분된다. 동사 제이위 문장(Verbzweitsatz) 혹은 V2 어순(V2-Stellung) 혹은 '핵심문장(Kernsatz, 직역 씨앗문장)', 동사 제일위 문장(Verberstsatz) 혹은 V1 어순(V1-Stellung) 혹은 '전면문장(Stirnsatz, 직역 이마문장)', 동사 최종위 문장(Verb-End-Satz) 혹은 '후면문장(Spannsatz, 직역 발등문장)'이 그것이다. 의심스러운 경우, 이러한 모든 기호에 있어 정동사만이 "동사"를 의미하게 된다.
동사제이위배치(Verbzweitstellung)는 전장이 의무적으로 배치되는 문장형태(Satzform)로, (또한 허사대명사Expletivpronomen를 통하여 한다고 함) 그에 이어 등장하는 정동사는 좌측겸자에 위치해 있다. 이는 평서문이나 "의문사의문문(W-Fragen)"이라고 하는 보충의문문(Ergänzungsfrage)에 주절(Hauptsatz)로 치는 형태이다. 이는 독일어에서 주절로서의 의문사의문문과 평서문은 정확히 같은 문장도식(Satzschema)을 내보이는 것을 의미한다(예를 들어 영어에서는 격Fall이 그런 것과는 다름).
동사제일위문장은 동사가 마찬가지로 좌측겸자에서 나타나는 것을 통하여 실현되지만, 전장은 반드시 비어있어야 한다. 이러한 형태는 시비의문문이나 명령문(Imperative)(그리고 V1 어순 항목에서 더 자세히 언급되는 약간의 문장종류Satzart)을 갖는다.
접속사로 시작되는 종속절(예를 들어, 접속사 dass와 함께하는 문장에 삽입된 평서문 혹은 접속사 ob가 있는 간접 시비의문문)은 동사 최종위 문장이다. 이미 언급하였듯이 접속사는 좌측겸자 자리를 점한다. 따라서 끝자리 배치만은 명백하게 정동사로 남는다. 그러나 특수한 문제는 이런 배경으로 간접 의문사의문문과 관계절을 만든다. 의문대명사 혹은 관계대명사는 문장성분을 대신하며, 좌측겸자가 아닌 원칙적으로 대명사를 전장보다 선행시키면 주절에서 그 자리는 대명사를 위한 것이다. 녀기서 삽입된 의문문과 관계절에수 문장으로 시작되는 대명사 역시 전장을 차지할 수 있다는 기대가 체계적인 기반으로부터 나타난다. 따라서 이러한 예시에서 좌측겸자는 비어 있는 반면 그럼에도 정동사는 끝자리 배치로 남는다는 결론이 나온다. 다른 한편 접속사문장에서 전장이 비어있다는 결론이 나온다.
이와 같은 장 모델로부터 어떠한 제약도 유도할 수 없기 때문에, 어떠한 자리가 어떠한 단어로 차지될 것인지는 함입 문장 속 의문대명사와 관계대명사가 좌측겸자에 귀속되는 것, 다시 말해 동사가 우측겸자에 남아야 하는 까닭은 고려되어야 할 것이다. 그러나 구조적 문법이론(strukturelle Grammatiktheorie)으로부터 우세 학설에 따라 이를 금지하는 제약은 분명해진다. 이에 관하여서는 다음 장을 참조할 수 있다. 게다가 위의 예문들에서 보이는 독일어의 상태는 바로 영어와 프랑스어의 종속절에서 보이는 의문문도치(Fragesatz-Inversion)의 부재에 해당한다(또한 도치구조는 정동사의 선두배치로 성립되며, 이는 독일어에서 좌측겸자에의 배치에 해당).
또한 동사최후위(Verb-Endstellung)를 보이는 독립 문장 유형도 약간 있다. 예를 들어 "얼마나 사랑스러운가!(Wie niedlich der ist!)"라는 감탄문(Exklamativsatz)의 광고 문구가 있다. 이는 위의 예시에 보이는 종속절들과 같은 구조를 보인다.
빌 허벨()로 알려진 윌버트 윌리엄 허벨(, 1897년 6월 17일~1980년 8월 3일)은 미국의 프로 야구 선수로, 포지션은 투수였다. 1919년부터 1925년까지 메이저 리그 베이스볼(MLB)의 뉴욕 자이언츠, 필라델피아 필리스, 브루클린 로빈스에서 선수 생활을 했다.
캘리포니아주 샌프란시스코 태생으로, 아이다호 대학교를 다녔다. 콜로라도주 레이크우드에서 83세의 나이로 사망했다.
필라델피아 필리스 시절이던 1922년 5월 25일 경기에서 라인 드라이브 타구에 머리를 맞아 두개골이 골절되는 부상을 입었다. 당시 신문에서는 아래와 같이 보도되었다.
필라델피아 내셔널 리그 파크에서 치러진 더블헤더 첫 경기 1회초에 톰 그리피스의 배트에서 날아온 라인 드라이브 타구에 공을 피할 시간이 없던 필라델피아 투수 윌버 허벨을 강타했다. 공은 머리 왼쪽을 가격했고 그는 그 자리에서 쓰러졌다. [...]
In the Brooklyn half of the first inning in the first game of a double header at the Philadelphia National League Park a line drive from Tom Griffith's bat struck pitcher Wilbur Hubbell the Philadelphia pitcher, who did not have time to get out of the ball's way. The sphere hit him on the left side of the head and he dropped to the ground [...]
시간이 지나 부상에서 거의 회복한 1922년 6월 3일에 병원에서 퇴원했으며, 당시 신문 보도에 따르면 허벨은 추가 부상을 막기 위해 “오른쪽 귀 위쪽 부위를 보호하는 특수 제작된 강철판”을 착용하기로 했다.
마샬라(Mashallah, )는 "신이 바라셨다" 또는 "신이 바라는대로"를 뜻하는 아랍어 관용구로, 위대하거나 바람직하거나 아름다운 것에 대한 긍정적인 경외감을 나타내는 감탄사로 쓰인다. 아랍어권 뿐 아니라 이슬람 세계에서 널리 사용되는 말이다. 특히 아랍어권에서는 신을 아랍어의 일반명사인 알라로 부르는 기독교인들도 사용한다.
장예찬(張禮讚, 1988년 7월 25일~)은 대한민국의 작가, 정치인이다. 묘재라는 필명으로 활동했다.
장예찬은 정계 입문 이전에 묘재라는 필명으로 웹소설 작가로 활동했다.
2010년대 후반, 시사평론가로 활동하면서 종편 등의 프로그램에 출연했다.
대한민국 제20대 대통령 선거 국면에서 윤석열 캠프의 청년 특보로 임명되면서 정계에 입문했다. 윤석열이 대통령에 당선된 이후에는 대통령인수위원회 청년소통TF 단장을 맡았다.
2023년에 치러진 국민의힘 전당대회에서 청년최고위원으로 선출되었다.
대한민국 제22대 국회의원 선거를 앞두고 부산 수영구 선거구에 공천되었다. 하지만 막말 논란이 터지면서 공천이 취소되었다. 장예찬은 이에 수영구 선거구에 무소속으로 출마를 선언했다. 본 선거 결과 9.18%의 득표율을 기록하면서 3위로 낙선했다. 2025년 5월, 국민의힘에 복당했다.
쥘리앵 보클레르(, 1979년 10월 2일~)는 스위스의 아이스하키 선수, 지도자로 포지션은 수비수이다. 현역 시절 내셔널 리그의 HC 아주아와 HC 루가노 소속으로 주로 활동했고 리그 우승 2회를 달성했다. 또한 내셔널 하키 리그(NHL)의 오타와 세너터스 소속으로 뛰기도 했다.
플뤼스는 스위스 국가대표팀의 일원으로 활동했으며 올림픽에 3회 참가했다. 또한 세계 선수권 대회에 12회 참가했고 준우승 1회(2013)를 달성했다.
프리슈-파이얼스 각서()는 실용적인 핵무기에 대한 최초의 기술적 설명을 담은 각서이다. 이 각서는 독일계 유대인 물리학자 루돌프 파이얼스와 오스트리아 물리학자 오토 프리슈가 1940년 3월 제2차 세계 대전 중 영국 버밍엄 대학교에서 마크 올리펀트 밑에서 일할 때 작성했다.
이 각서에는 원자폭탄에 필요한 핵분열성 물질의 임계 질량 크기에 대한 최초의 계산 결과가 포함되어 있었다. 이는 필요한 양이 항공기로 운반될 수 있는 폭탄에 통합될 수 있을 만큼 충분히 작을 수 있음을 보여주었다. 또한 핵무기가 가질 전략적, 도덕적 함의를 예측했다.
이 각서는 영국과 미국이 모드 위원회, 튜브 앨로이스 프로젝트, 맨해튼 계획, 그리고 궁극적으로 히로시마·나가사키 원자폭탄 투하로 이어지는 길을 걷는 데 기여했다.
루돌프 파이얼스.
루돌프 파이얼스는 1907년 베를린에서 태어났다. 베를린 훔볼트 대학교에서 물리학을 공부했고, 뮌헨 대학교에서는 아르놀트 조머펠트 밑에서, 라이프치히 대학교에서는 베르너 하이젠베르크 밑에서, 취리히 연방 공과대학교에서는 볼프강 파울리 밑에서 공부했다. 1929년 라이프치히에서 박사 학위를 받은 후 취리히에서 파울리의 조교가 되었다. 1932년, 록펠러 재단 연구원으로 선발되어 엔리코 페르미 밑에서 로마에서 공부했고, 이어 랄프 H. 파울러 밑에서 케임브리지 대학교 캐번디시 연구소에서 공부했다. 1933년 아돌프 히틀러의 권력 장악으로 인해 그는 독일로 돌아가지 않고 영국에 머물기로 결정했다. 맨체스터 대학교에서 한스 베테와 함께 일했고, 이어서 케임브리지의 몬드 연구소에서 일했다. 1937년, 호주인으로 버밍엄 대학교의 신임 물리학 교수로 임명된 마크 올리펀트는 그를 그곳의 새로운 응용수학 주임교수로 초빙했다.
오토 프리슈.
오토 로베르트 프리슈는 1904년 빈에서 태어났다. 빈 대학교에서 물리학을 공부하여 1926년 박사 학위를 받았다. 1930년까지 베를린의 국립 물리학 기술 연구소에서 일했고, 그 후 노벨상 수상 과학자 오토 슈테른 밑에서 함부르크 대학교에서 자리를 얻었다. 비아리아인으로서 슈테른과 프리슈는 히틀러의 집권 후 해고되었다. 슈테른은 프리슈를 위해 영국 런던 대학교 버크벡 칼리지에서 패트릭 블랙킷과의 자리를 찾아주었고, 학술 지원 협의회로부터 보조금을 받았다. 프리슈는 이어서 닐스 보어와 함께 코펜하겐 닐스 보어 연구소에서 5년간 일하며 점점 핵물리학, 특히 1932년 제임스 채드윅이 발견한 중성자 물리학을 전문으로 연구했다. 올리펀트는 프리슈를 1939년 여름 버밍엄 대학교로 초빙했다. 1939년 9월 제2차 세계 대전 발발로 코펜하겐으로 돌아갈 수 없게 되자 올리펀트는 그에게 버밍엄 대학교에서 자리를 찾아주었다.
1938년 크리스마스 휴가 동안 프리슈는 스웨덴 쿵엘브에 있는 이모 리제 마이트너를 방문했다. 그녀는 독일의 안슐루스 이후 그곳으로 이주했다. 그곳에서 그녀는 베를린의 옛 동료 오토 한과 프리츠 슈트라스만이 중성자와 우라늄 원자핵의 충돌이 바륨을 부산물 중 하나로 생성한다는 것을 발견했다는 소식을 받았다. 프리슈와 마이트너는 우라늄 핵이 두 개로 분열되었다고 가정했다. 그들은 방출된 에너지가 약 200 MeV에 달한다고 추정했고, 프리슈는 생물학에서 핵분열이라는 용어를 차용하여 이를 설명했다. 한의 논문은 실험과 바륨 부산물의 발견을 설명했다. 1939년 1월 16일자 마이트너와 프리슈의 논문은 이 현상의 물리적 배경을 설명했다. 프리슈는 코펜하겐으로 돌아와 핵분열 반응으로 생성된 조각들을 분리할 수 있었다. 훗날 프리슈는 이렇게 회고했다.
핵분열 발견 소식은 1939년 1월 보어가 미국으로 가져왔다. 보어와 존 아치볼드 휠러는 보어와 프리츠 칼카르가 개발한 물방울 모형을 핵분열 메커니즘 설명에 적용하는 작업을 시작했다. 핵분열 전체 아이디어에 대해 회의적이었던 조지 플라체크는 보어에게 우라늄이 매우 빠른 중성자와 매우 느린 중성자 모두에서 핵분열하는 것처럼 보이는 이유를 설명해달라고 요청했다. 보어는 낮은 에너지에서의 핵분열은 우라늄-235 동위 원소 때문이고, 높은 에너지에서의 핵분열은 주로 더 풍부한 우라늄-238 동위 원소 때문이라는 깨달음을 얻었다. 전자는 천연 우라늄의 0.7%만을 구성하고, 후자는 99.3%를 차지한다. 4월 16일, 보어, 플라체크, 휠러, 유진 위그너, 레온 로젠펠트는 핵 연쇄 반응을 이용하여 원자폭탄을 만드는 것이 가능한지 논의했고, 불가능하다고 결론지었다. 보어는 "한 나라의 모든 노력이 폭탄을 만드는 데 필요할 것"이라고 언급했다.
영국에서도 과학자들은 원자폭탄이 실용적인지 여부를 고려했다. 리버풀 대학교에서 채드윅과 폴란드 난민 과학자 조지프 로트블랫은 이 문제에 착수했지만, 그들의 계산은 결정적이지 않았다. 케임브리지에서 노벨 물리학상 수상자인 조지 패짓 톰슨과 윌리엄 로렌스 브래그는 정부가 우라늄 광석을 독일의 손에 넘어가지 않도록 긴급히 확보할 것을 요구했다. 제국 방위 위원회의 비서인 소장 헤이스팅스 이즈메이는 헨리 티자드 경에게 의견을 물었다. 티자드는 원자폭탄 개발 가능성에 대해 회의적이었으며, 성공 확률을 10만 대 1로 보았다.
그렇게 낮은 확률에도 불구하고 위험은 심각하게 받아들여질 만큼 충분히 컸다. 즉시 우라늄을 확보하는 것은 가치 있다고 여겨지지 않았지만, 티자드의 항공 방어 과학 조사 위원회는 원자폭탄의 타당성에 대한 연구를 수행하도록 지시받았다. 임페리얼 칼리지 런던의 톰슨과 버밍엄 대학교의 올리펀트는 우라늄에 대한 일련의 실험을 수행하도록 지시받았다. 1940년 2월까지 톰슨의 팀은 천연 우라늄에서 연쇄 반응을 일으키는 데 실패했고, 그는 더 이상 추구할 가치가 없다고 결정했다.
각서.
적대국 국민으로서, 적어도 파이얼스의 귀화 서류가 1940년 2월에 처리되기 전까지는 프리슈와 파이얼스는 올리펀트 팀이 버밍엄에서 수행하고 있던 가장 중요하고 비밀스러운 전쟁 작업인 레이더 작업에서 제외되었다. 그러나 올리펀트는 파이얼스에게 예를 들어 반구형 공동에서 맥스웰 방정식의 해와 같은 이론적인 질문을 하곤 했다. 파이얼스는 이러한 성격의 질문이 마이크로파 레이더 작업과 관련이 있다는 것을 알았고, 올리펀트도 분명히 이 사실을 알고 있었지만, 비밀 유지는 유지되었다. 핵 조사는 아직 비밀이 아니었기 때문에 프리슈는 이 작업을 할 수 있었다. 그는 클라우스 클루시우스가 독일에서 처음 시연한 과정인 열영동을 통한 우라늄 농축 실험을 시작했다. 진행은 더디었다. 필요한 장비가 없었고, 레이더 프로젝트가 사용 가능한 자원을 우선적으로 요구했다.
프랜시스 페린은 우라늄의 임계 질량을 연쇄 반응을 지속할 수 있는 최소량으로 정의했다. 그는 천연 동위 원소 비율, 즉 비농축된 팔산화 삼우라늄에 대한 값을 계산했다. 그러나 그는 흡수 때문에 천연 우라늄의 "핵분열당 생성되는 평균 중성자 수" 값을 3으로 과대평가했는데, 이는 현대 값인 1.18에 비해 훨씬 높았다. 이로 인해 임계 질량이 약 에 달했다. 그는 철이나 납과 같이 빠른 중성자를 크게 방해하지 않는 물질로 중성자 반사체를 주위에 배치하면 이 값이 로 줄어들 수 있다고 추정했다. 파이얼스도 핵분열로 생성된 빠른 중성자를 사용하여 문제를 단순화하려고 시도했으며, 따라서 감속재에 대한 고려를 생략했다. 그런 다음 그는 1939년에 작성된 이론 논문에서 우라늄 금속 구의 임계 질량을 계산했다. 그는 나중에 임계 질량의 크기가 "수 톤에 달했다. 따라서 이 논문은 핵무기와 관련이 없다고 생각했다"고 회상했다.
그러나 보어는 우라늄-235 동위 원소가 중성자를 포획할 가능성이 훨씬 높아서 낮은 에너지의 중성자를 사용해도 핵분열할 수 있다고 주장했다. 프리슈는 순수한 우라늄-235 구를 만들 수 있다면 어떻게 될지 궁금해했다. 그가 파이얼스의 공식을 사용하여 이를 계산했을 때, 놀라운 답을 얻었다. 파이얼스는 나중에 이렇게 언급했다.
문서의 민감한 성격을 깨달은 파이얼스는 직접 문서를 타이핑했다. 한 장의 복사본이 만들어졌다. 오늘날 원본은 옥스퍼드 대학교 보들리 도서관에 보관되어 있다.
비기술적 내용.
각서는 두 부분으로 작성되었다. 첫 번째 부분은 계산 결과의 함의를 우아하고 포괄적으로 요약한 것이었다. 여기에는 그러한 무기에 대한 최선의 방어책은 독일이 개발하기 전에 우리가 먼저 개발하는 것이라는 제안이 포함되었다. 몇 페이지에 걸쳐 이 두 과학자는 냉전 지정학을 형성할 억지력 정책을 예측했다. 두 번째 부분은 결론을 뒷받침하는 과학적 설명을 담고 있었다. 각서는 다음과 같이 시작된다.
이 섹션에는 또한 불발탄 가능성에 대한 초기 설명이 포함되어 있으며, 적의 역공학에 대한 우려는 그러한 불발탄도 무기를 파괴할 것이기 때문에 일축한다.
파이얼스의 출발점은 프랜시스 페린의 논문이었는데, 여기서 그는 핵 상수에 따른 임계 질량 계산을 도출했다. 물리학자들은 주어진 부피에 대해 최소 표면적을 갖는 구를 고려했다. 임계 질량은 생성되는 중성자의 수가 탈출하는 중성자의 수와 같을 때 발생한다. 페린은 평균 자유 거리가 구의 반지름보다 훨씬 크다고 가정했다. 파이얼스는 이에 동의하지 않고 자신의 계산을 시작했다. 중요한 통찰력은 프리슈에게서 나왔는데, 그는 천연 우라늄 대신 우라늄-235 동위 원소 구를 사용하면 어떻게 될지 궁금해했다. 정의에 따르면 평균 자유 거리는 다음과 같다.
여기서 은 평균 자유 거리, 은 단위 부피당 표적 입자 수, 는 유효 핵분열 단면적이다. 파이얼스는 이 계산을 수행하지 않고 프리슈에게 맡겼다. 당시 우라늄의 화학은 잘 알려져 있지 않았고, 프리슈는 그 밀도가 이라고 믿었다. 실제 값은 약 이다. 핵분열 단면적 값은 더 문제가 있었다. 이를 위해 프리슈는 파리의 퀴리 연구소의 L. A. 골드슈타인, A. 로고진스키, R. J. 발렌의 1939년 네이처 기사를 참조했는데, 그들은 의 값을 제시했다. 이것은 크기 정도가 너무 컸다. 현대 값은 약 이다. 그가 가지고 있던 값을 사용하여 프리슈는 아보가드로 상수를 사용하여 우라늄-235의 평균 자유 거리를 계산했다.
파이얼스와 프리슈는 임계 반경이 평균 자유 거리의 약 0.8배라고 주장했다. 이로부터 프리슈는 잘 알려진 방정식으로 구의 부피를 계산할 수 있었다.
질량은 다음과 같이 계산된다.
프리슈와 파이얼스는 이어서 우라늄 핵분열 연쇄 반응의 속도를 고려했으며, 이는 본질적으로 지수적이며, "τ는 중성자 밀도가 e배 증가하는 데 필요한 시간"이다. 사용 가능한 데이터는 매우 근사했지만, 그들의 핵심 요점 – 빠른(~2 MeV) 중성자를 사용하여 폭탄을 만드는 것이 가능하다는 점 –은 여전히 유효하다. 제레미 번스타인은 이 노력에 대해 이렇게 말했다. "나는 다소 다른 질문을 하지만 정확한 숫자를 사용하여 같은 요점을 말하고자 한다. 빠른 중성자를 사용하여 1킬로그램의 235U를 핵분열하는 데 얼마나 많은 시간이 걸리는가?" 현대 값을 사용하여 그는 그 시간이 "약 1마이크로초와 같으며, 이는 빠른 중성자를 사용한 핵분열의 신속성을 입증한다"고 밝혔다.
원본 각서에서, 중성자의 속도가 109 cm/s였다면, 핵분열 충돌 사이의 평균 시간은 였을 것이다. 따라서 번스타인의 1킬로그램 우라늄-235가 핵분열하는 시간은 다음을 해결함으로써 찾을 수 있다.
여기서 는 핵분열 중성자 밀도가 e만큼 증가하는 평균 시간이었다. 배가 시간이 주어지면
이는 평균 핵분열 지수적 접힘 시간을 의미한다.
이것은 방출된 에너지 계산으로 이어졌는데, 파이얼스는 대략 다음과 같다고 추정했다.
여기서 M은 구의 질량, r은 반지름, r0는 임계 질량 반지름이다.
결론은 몇 킬로그램이 수천 톤의 다이너마이트 에너지로 폭발할 것이라는 것이었다.
부정확성.
1967년 인터뷰에서 프리슈는 라듐 연구소의 핵분열 단면적 값, 따라서 낮은 임계 질량과 반경을 의도적인 과대평가라고 설명했다.
또한 그들은 완전한 폭탄 조립이 우주선을 통한 점화에 의존할 것이라고 가정했다. 이는 폭탄과 임계 상태 원자로의 피할 수 없는 활성화 방법으로 여겨졌는데, 우라늄의 자발 핵분열 발견은 1940년 7월에야 이루어지기 때문이었다.
각서는 올리펀트에게 전달되었고, 그는 이를 항공전 과학 조사 위원회 (CSSAW) 위원장 자격으로 티자드에게 넘겼다. 티자드는 다시 이를 CSSAW가 우라늄 연구 책임을 위임했던 위원회 위원장인 톰슨에게 넘겼다. 톰슨의 위원회는 해산될 예정이었다. 위원회는 우라늄의 핵 반응과 핵자로에서 중성자 감속재로 흑연을 사용하는 것을 연구했지만, 결과는 부정적이었고, 흑연에 의한 중성자 포획률이 너무 커서 그러한 원자로를 실용적인 제안으로 만들 수 없다고 결론지었다. 프리슈-파이얼스 각서는 톰슨을 재고하게 만들었다. 콕크로프트, 올리펀트, 톰슨 간의 논의 후, CSSAW는 추가 조사를 위해 모드 위원회를 만들었다. 적대국 국민으로서 파이얼스와 프리슈는 처음에는 심의에서 제외되었지만, 나중에 기술 소위원회에 추가되었다.
모드 위원회의 연구는 1941년 7월에 두 개의 보고서로 편집되었으며, 일반적으로 모드 보고서로 알려져 있다. 첫 번째 보고서 "폭탄을 위한 우라늄 사용"은 우라늄으로 초대형 폭탄을 만드는 타당성을 논의했으며, 그들은 이제 그것이 현실적이라고 생각했다. 두 번째 보고서 "동력원으로서의 우라늄 사용"은 우라늄을 폭탄뿐만 아니라 동력원으로 사용하는 아이디어를 논의했다. 모드 위원회와 보고서는 영국의 핵 프로그램인 튜브 앨로이스 프로젝트를 시작하는 데 도움이 되었다. 또한 영국의 핵 프로젝트를 시작하는 데 도움이 되었을 뿐만 아니라 미국의 프로젝트를 빠르게 진행시키는 데도 도움이 되었다. 모드 위원회의 도움이 없었다면 미국의 프로젝트인 맨해튼 계획은 몇 달 늦게 시작되었을 것이다. 대신 그들은 폭탄을 만드는 방법을 생각하기 시작할 수 있었고, 그것이 가능한지 여부는 생각할 필요가 없었다. 역사가 마거릿 고잉은 "시간 척도를 단 몇 달만 바꿔도 역사를 바꿀 수 있는 사건들이 있다"고 언급했다.
1941년 8월, 올리펀트는 마이크로파 레이더에 대해 미국을 돕기 위해 미국으로 파견되었다. 그는 그곳 과학계에 모드 위원회의 획기적인 발견을 알리는 데 주도권을 잡았다. 그는 친구 어니스트 로런스를 만나기 위해 버클리로 여행했고, 로런스는 곧 그의 열정에 사로잡혔다. 올리펀트는 미국인들이 핵무기 개발을 추진하도록 설득했고, 그의 로비 활동은 버니바 부시가 보고서를 대통령에게 직접 전달하도록 만들었다. 실라르드 레오는 훗날 이렇게 썼다.
핵분열은 1938년 12월 화학자 오토 한과 프리츠 슈트라스만과 물리학자 리제 마이트너와 오토 로베르트 프리슈에 의해 발견되었다. 핵분열은 핵반응 또는 방사성 붕괴 과정으로, 원자핵이 두 개 이상의 작고 가벼운 핵과 종종 다른 입자로 분열하는 것이다. 핵분열 과정은 종종 감마선을 생성하고, 방사성 붕괴의 에너지 기준에서도 매우 많은 양의 에너지를 방출한다. 과학자들은 이미 알파 붕괴와 베타 붕괴를 알고 있었지만, 핵 연쇄 반응이 가능하다는 발견은 원자력과 핵무기의 개발로 이어졌기 때문에 핵분열은 매우 중요하게 여겨졌다. 한은 핵분열 발견으로 1944년 노벨 화학상을 수상했다.
베를린에 있는 카이저 빌헬름 화학 연구소의 한과 슈트라스만은 우라늄에 느린 중성자를 충돌시켜 바륨이 생성된 것을 발견했다. 한은 핵의 폭발을 제안했지만, 그 결과에 대한 물리적 근거가 무엇인지 확신하지 못했다. 그들은 몇 달 전 나치 독일을 탈출하여 스웨덴에 있던 마이트너에게 우편으로 연구 결과를 보고했다. 마이트너와 그녀의 조카 프리슈는 우라늄 핵이 분열되었음을 이론화하고, 이를 증명한 다음 네이처에 그들의 연구 결과를 발표했다. 마이트너는 각 붕괴로 방출되는 에너지가 약 200 메가전자볼트라고 계산했고, 프리슈는 이를 관찰했다. 생물학적 세포 분열에 비유하여 그는 이 과정을 "핵분열"이라고 명명했다.
이 발견은 방사능과 방사성 물질의 특성에 대한 40년간의 연구 끝에 이루어졌다. 1932년 제임스 채드윅의 중성자 발견은 핵변환의 새로운 수단을 만들었다. 엔리코 페르미와 로마의 그의 동료들은 우라늄에 중성자를 충돌시켰을 때의 결과를 연구했고, 페르미는 그의 실험이 93개와 94개의 양성자를 가진 새로운 원소를 생성했다고 결론지었으며, 그의 그룹은 이를 아우세늄과 헤스페륨이라고 불렀다. 페르미는 "중성자 방사선에 의해 생성된 새로운 방사성 원소의 존재를 입증하고, 느린 중성자에 의한 핵반응 발견에 기여한 공로"로 1938년 노벨 물리학상을 수상했다. 그러나 페르미의 결과 분석에 모두가 납득한 것은 아니었다. 이다 노다크는 새로운 무거운 원소 93을 생성하는 대신, 핵이 큰 조각들로 부서질 수 있다고 제안했으며, 아리스티트 폰 그로세는 페르미 그룹이 발견한 것이 프로트악티늄의 동위 원소라고 제안했다.
이것은 가장 안정한 프로트악티늄의 동위 원소를 발견한 한과 마이트너가 그들의 동료 슈트라스만과 함께 이 과정에 대한 4년간의 조사를 시작하게 만들었다. 많은 노력과 많은 발견 끝에 그들은 자신들이 관찰하고 있는 것이 핵분열이며, 페르미가 발견한 새로운 원소들이 핵분열 생성물이라는 것을 알아냈다. 그들의 연구는 오랫동안 믿어져 왔던 물리학적 신념을 뒤엎었고, 실제 원소 93(넵투늄)과 94(플루토늄)의 발견, 다른 원소에서의 핵분열 발견, 그리고 우라늄에서 우라늄-235 동위 원소의 역할 규명을 위한 길을 열었다. 닐스 보어와 존 휠러는 물방울 모형을 재작업하여 핵분열 메커니즘을 설명했다.
19세기 말, 과학자들은 당시 표준 실험 장비가 된 브라운관으로 자주 실험했다. 흔한 방법은 음극선을 다양한 물질에 쬐어 어떤 일이 일어나는지 보는 것이었다. 빌헬름 콘라트 뢴트겐은 바륨 백금시안화물로 코팅된 스크린을 가지고 있었는데, 이 스크린은 음극선에 노출되면 형광을 발했다. 1895년 11월 8일, 그는 음극관이 검은색 마분지로 덮인 스크린을 향하지 않았음에도 불구하고 스크린이 여전히 형광을 발한다는 것을 알아차렸다. 그는 곧 자신이 새로운 종류의 광선을 발견했다고 확신했고, 오늘날 이 광선은 엑스선이라고 불린다. 다음 해 앙리 베크렐은 형광성 우라늄 염으로 실험을 하다가 그것들도 엑스선을 생성할 수 있는지 궁금해했다. 1896년 3월 1일 그는 실제로 광선을 생성한다는 것을 발견했지만, 다른 종류의 광선이었고, 심지어 우라늄 염이 어두운 서랍에 보관되어 있을 때도 X선 필름에 강렬한 이미지를 만들어냈는데, 이는 광선이 내부에서 나오며 외부 에너지원을 필요로 하지 않는다는 것을 나타냈다.
엑스선이 인체 내부의 뼈를 보이게 하는 능력으로 과학자와 일반인 모두의 광범위한 호기심의 대상이 되었던 뢴트겐의 발견과는 달리, 베크렐의 발견은 당시에는 거의 영향을 미치지 않았고, 베크렐 자신도 곧 다른 연구로 옮겨갔다. 마리 퀴리는 찾을 수 있는 모든 원소와 광물 샘플에서 베크렐 광선의 징후를 테스트했고, 1898년 4월에는 토륨에서도 그것들을 발견했다. 그녀는 이 현상에 "방사능"이라는 이름을 붙였다. 피에르 퀴리와 구스타프 베몽과 함께 그녀는 우라늄 함유 광석인 피치블렌드를 조사하기 시작했고, 이것이 함유된 우라늄보다 더 강한 방사능을 띤다는 것을 발견했다. 이는 추가 방사성 원소의 존재를 시사했다. 하나는 화학적으로 비스무트와 유사하지만 강한 방사능을 띠었고, 1898년 7월 그들은 그것이 "폴로늄"이라고 명명한 새로운 원소라고 결론 내린 논문을 발표했다. 다른 하나는 화학적으로 바륨과 유사했고, 1898년 12월 논문에서 그들은 두 번째로 알려지지 않은 원소인 "라듐"의 발견을 발표했다. 과학계에 확신을 주는 것은 또 다른 문제였다. 광석에서 바륨으로부터 라듐을 분리하는 것은 매우 어려웠다. 10분의 1그램의 염화 라듐을 생산하는 데 3년이 걸렸고, 그들은 폴로늄을 분리하는 데는 성공하지 못했다.
1898년, 어니스트 러더퍼드는 토륨이 방사성 가스를 방출한다는 것을 알아냈다. 방사선을 조사하면서 그는 베크렐 방사선을 α(알파)와 β(베타) 방사선이라고 부르는 두 가지 유형으로 분류했다. 그 후, 폴 빌라드는 러더퍼드의 분류법에 따라 "감마선"이라고 불리는 세 번째 유형의 베크렐 방사선을 발견했으며, 퀴리는 라듐도 방사성 가스를 생성한다는 것을 알아냈다. 이 가스를 화학적으로 식별하는 것은 어려웠다. 러더퍼드와 프레더릭 소디는 이 가스가 아르곤처럼 불활성이라는 것을 발견했다. 이것은 나중에 라돈으로 알려지게 되었다. 러더퍼드는 베타선을 음극선(전자)으로 식별했으며, 알파 입자가 헬륨 핵이라고 가설을 세웠고, 1909년 토머스 로이즈와 함께 이를 증명했다. 원소의 방사성 붕괴를 관찰하면서 러더퍼드와 소디는 방사성 생성물을 그들의 특성적인 붕괴율에 따라 분류하고 반감기 개념을 도입했다. 1903년, 소디와 마가렛 토드는 화학적 및 분광학적으로는 동일하지만 방사성 반감기가 다른 원자에 "동위 원소"라는 용어를 적용했다. 러더퍼드는 양성자로 이루어진 매우 작고 밀도가 높으며 양전하를 띠는 원자핵이 궤도를 도는 음전하를 띠는 전자로 둘러싸여 있는 원자 모형(러더퍼드 원자 모형)을 제안했다. 닐스 보어는 1913년에 이를 전자의 양자 행동과 조화시켜(보어 모형) 개선했다.
프로트악티늄.
소디와 카지미에시 파얀스는 1913년 독립적으로 알파 붕괴가 원자를 주기율표에서 두 칸 아래로 이동시키고, 두 개의 베타 입자를 잃으면 원래 위치로 돌아온다는 것을 관찰했다. 주기율표의 재편성 결과, 라듐은 II족에, 악티늄은 III족에, 토륨은 IV족에, 우라늄은 VI족에 놓였다. 이로 인해 토륨과 우라늄 사이에 빈 칸이 생겼다. 소디는 이 알려지지 않은 원소(그는 드미트리 멘델레예프의 이름을 따서 "에카탄탈륨"이라고 불렀다)가 탄탈럼과 화학적 성질이 유사한 알파 방출체일 것이라고 예측했다. 파얀스와 오스발트 헬무트 괴링이 토륨의 베타 방출 생성물의 붕괴 생성물로 그것을 발견하는 데는 오래 걸리지 않았다. 파얀스와 소디의 방사성 변위 법칙에 따라 이것은 누락된 원소의 동위 원소였으며, 그들은 짧은 반감기를 따서 "브레비움"이라고 명명했다. 그러나 그것은 베타 방출체였으므로 악티늄의 모체 동위 원소가 될 수 없었다. 이것은 다른 동위 원소여야 했다.
베를린-다렘의 카이저 빌헬름 연구소(KWI)의 두 과학자가 누락된 동위 원소를 찾는 도전에 나섰다. 오토 한은 마르부르크 대학교에서 유기 화학자로 졸업했지만, 유니버시티 칼리지 런던의 윌리엄 램지 경 밑에서, 그리고 맥길 대학교의 러더퍼드 밑에서 박사 후 연구원으로 방사성 동위 원소를 연구했다. 1906년, 그는 독일로 돌아와 베를린 대학교의 헤르만 에밀 피셔의 조수가 되었다. 맥길에서 그는 물리학자와 긴밀히 협력하는 데 익숙해졌으므로, 1906년 빈 대학교에서 박사 학위를 받고 프리드리히-빌헬름스-대학교에서 막스 플랑크 밑에서 물리학을 공부하기 위해 베를린으로 이주했던 리제 마이트너와 팀을 이루었다. 마이트너는 자신과 동갑인 한이 나이 많고 더 저명한 동료들보다 덜 위협적이라고 생각했다. 한과 마이트너는 1913년 새로 설립된 카이저 빌헬름 화학 연구소로 이전했고, 1920년까지 그곳에서 자신들의 연구실을 이끌게 되었으며, 자신들의 학생, 연구 프로그램 및 장비를 갖추게 되었다. 새로운 연구실은 이전 연구실이 방사성 물질로 너무 오염되어 약한 방사성 물질을 연구할 수 없게 되었기 때문에 새로운 기회를 제공했다. 그들은 피치블렌드에서 탄탈럼 그룹을 분리하는 새로운 기술을 개발했는데, 이는 새로운 동위 원소의 분리를 가속화할 것이라고 기대했다.
이 작업은 1914년 제1차 세계 대전 발발로 중단되었다. 한은 독일군에 징집되었고, 마이트너는 오스트리아군 병원에서 자원 봉사 방사선사가 되었다. 그녀는 1916년 10월 카이저 빌헬름 연구소로 돌아왔다. 한은 1914년 여름부터 1916년 말까지 서부와 동부 전선, 베를린과 레버쿠젠을 오간 후 1916년 12월 베를린의 제국 본부 신설 가스 사령부에 합류했다.
대부분의 학생, 실험실 조수 및 기술자가 소집되었으므로 1917년 1월부터 9월까지 베를린에 주둔했던 한과 마이트너는 모든 것을 직접 해야 했다. 1917년 12월까지 그녀는 물질을 분리할 수 있었고, 추가 작업 끝에 그것이 실제로 누락된 동위 원소임을 증명할 수 있었다. 마이트너는 1918년 3월 ""라는 제목으로 과학 저널 Physikalischen Zeitschrift에 그들과 한의 연구 결과를 출판하기 위해 제출했다.
파얀스와 괴링이 이 원소를 처음 발견했지만, 관습상 원소는 가장 오래 지속되고 가장 풍부한 동위 원소로 대표되어야 했으며, 브레비움은 적절하지 않은 것 같았다. 파얀스는 마이트너와 한이 이 원소를 프로트악티늄이라고 명명하고 화학 기호 Pa를 부여하는 데 동의했다. 1918년 6월, 소디와 존 아놀드 크랜스턴은 그들이 이 동위 원소의 샘플을 추출했다고 발표했지만, 한과 마이트너와는 달리 그 특성을 설명할 수 없었다. 그들은 한과 마이트너의 우선권을 인정하고 이름에 동의했다. 알려진 우라늄 동위 원소 중 어떤 것도 프로트악티늄으로 붕괴되지 않았기 때문에 우라늄과의 연결은 미스터리로 남아 있었다. 이 문제는 1929년 우라늄-235가 발견될 때까지 해결되지 않았다.
그들의 발견으로 인해 한과 마이트너는 1920년대에 막스 플랑크, 하인리히 야콥 골드슈미트 그리고 파얀스 자신을 포함한 여러 과학자들에 의해 노벨 화학상 후보로 여러 차례 지명되었다. 1949년, 국제 순수 및 응용 화학 연합(IUPAC)은 이 새로운 원소에 확정적으로 프로트악티늄이라는 이름을 붙이고, 한과 마이트너를 발견자로 확인했다.
패트릭 블래킷은 1925년에 질소에 알파 입자를 가하여 질소를 산소로 핵변환시키는 데 성공했다. 원자핵에 대한 현대적 표기법으로, 이 반응은 다음과 같았다.
이것은 핵반응의 첫 관찰이었다. 즉, 한 붕괴의 입자가 다른 원자핵을 변환시키는 데 사용되는 반응이었다. 완전히 인공적인 핵반응과 핵변환은 1932년 4월 어니스트 월턴과 존 콕크로프트에 의해 달성되었는데, 그들은 인공적으로 가속된 양성자를 리튬에 충돌시켜 이 핵을 두 개의 알파 입자로 분열시켰다. 이 업적은 통칭 "원자 분열"로 알려졌지만, 핵분열은 아니었다. 이는 내부 방사성 붕괴 과정의 시작 결과가 아니었기 때문이다. 콕크로프트와 월턴의 업적이 있기 불과 몇 주 전, 캐번디시 연구소의 또 다른 과학자 제임스 채드윅은 봉랍으로 만든 기발한 장치를 사용하여 베릴륨과 알파 입자의 반응을 통해 중성자를 발견했다.
이렌 졸리오퀴리와 프레데리크 졸리오는 알루미늄 박막에 알파 입자를 조사했고, 그 결과 약 3분 정도의 반감기를 갖는 단명 인 동위 원소가 생성된다는 것을 발견했다.
이것은 나중에 안정된 규소 동위 원소로 붕괴한다.
그들은 중성자 방출이 멈춘 후에도 방사능이 계속된다는 것을 알아차렸다. 그들은 양전자 방출 형태의 새로운 방사성 붕괴를 발견했을 뿐만 아니라, 한 원소를 이전에는 알려지지 않은 다른 원소의 방사성 동위 원소로 변환시켜 이전에 존재하지 않던 방사능을 유도했다. 방사화학은 이제 특정 무거운 원소에 국한되지 않고 전체 주기율표로 확장되었다.
채드윅은 중성자가 전기적으로 중성이기 때문에 양성자나 알파 입자보다 핵에 더 쉽게 침투할 수 있다고 언급했다. 엔리코 페르미와 로마의 그의 동료들—에두아르도 아마르디, 오스카르 다고스티노, 프랑코 라제티, 에밀리오 지노 세그레—은 이 아이디어를 받아들였다. 라제티는 1931년에 마이트너의 연구실을 방문했고, 1932년 채드윅의 중성자 발견 이후 다시 방문했다. 마이트너는 그에게 폴로늄-베릴륨 중성자 선원을 준비하는 방법을 보여주었다. 로마로 돌아온 라제티는 마이트너의 것을 모델로 한 가이거 계수기와 안개 상자를 만들었다. 페르미는 처음에 채드윅과 퀴리가 그랬던 것처럼 폴로늄을 알파 입자원으로 사용할 계획이었다. 라돈은 폴로늄보다 더 강력한 알파 입자원이었지만, 베타선과 감마선도 방출하여 연구실의 검출 장비에 문제를 일으켰다. 그러나 라제티는 폴로늄-베릴륨 선원을 준비하지 않고 부활절 휴가를 떠났고, 페르미는 반응 생성물에 관심이 있었기 때문에 한 연구실에서 샘플을 조사하고 복도 아래의 다른 연구실에서 테스트할 수 있다는 것을 깨달았다. 중성자 선원은 밀봉된 캡슐에 분말 베릴륨과 혼합하여 쉽게 준비할 수 있었다. 게다가 라돈은 쉽게 얻을 수 있었다. 줄리오 체사레 트라바키는 1그램 이상의 라듐을 가지고 있었고 페르미에게 기꺼이 라돈을 공급했다. 반감기가 3.82일에 불과했기 때문에 그렇지 않으면 낭비될 뿐이었고, 라듐은 계속해서 더 많은 것을 생산했다.
그들은 조립 라인 방식으로 먼저 물을 조사하고 이어서 리튬, 베릴륨, 붕소, 탄소를 거쳐 주기율표를 올라갔지만 어떠한 방사능도 유도하지 못했다. 알루미늄과 플루오린에 이르러서야 첫 성공을 거두었다. 중성자 폭격으로 22개의 다른 원소에서 유도 방사능이 최종적으로 발견되었다. 마이트너는 페르미가 자신의 논문 미리보기를 보낸 소수의 물리학자 중 한 명이었고, 그녀는 알루미늄, 규소, 인, 구리, 아연에 대한 그의 발견을 확인했다고 보고할 수 있었다. 의 닐스 보어 이론 물리학 연구소에 《라 리세르카 시엔티피카》(La Ricerca Scientifica)의 새 사본이 도착했을 때, 그곳에서 이탈리아어를 읽을 수 있는 유일한 물리학자였던 그녀의 조카 오토 로베르트 프리슈는 동료들의 번역 요청으로 바빴다. 로마 그룹은 희토류 원소 샘플이 없었지만, 보어 연구소에는 게오르크 카를 폰 헤베시가 아우어게젤샤프트(Auergesellschaft)로부터 받은 그들의 산화물 완전 세트가 있었으므로, 헤베시와 힐데 레비는 그것들로 이 과정을 수행했다.
로마 그룹이 우라늄에 도달했을 때, 그들은 문제가 있었다. 자연 우라늄의 방사능은 그들의 중성자원만큼 거의 강했다. 그들이 관찰한 것은 복잡한 반감기 혼합물이었다. 변위 법칙에 따라 그들은 납, 비스무트, 라듐, 악티늄, 토륨, 프로트악티늄의 존재를 확인했고(화학적 특성이 알려지지 않은 원소들은 건너뛰었다), 그들 중 어떤 것도 발견되지 않았다. 페르미는 중성자 조사에 의해 세 가지 유형의 반응이 발생한다는 것을 언급했다. 알파 입자 방출 (n, α); 양성자 방출 (n, p); 감마 방출 (n, γ). 예외 없이 새로운 동위 원소는 베타 방출에 의해 붕괴되었고, 이는 원소가 주기율표에서 위로 이동하게 했다.
당시의 주기율표에 따르면, 페르미는 원소 93이 레늄 아래의 에카레늄이며, 망가니즈와 레늄과 유사한 특성을 가질 것이라고 믿었다. 그러한 원소가 발견되었고, 페르미는 잠정적으로 그의 실험이 93개와 94개의 양성자를 가진 새로운 원소를 생성했다고 결론지었으며, 이를 아우세늄과 헤스페륨이라고 불렀다. 이 결과는 1934년 6월 네이처에 발표되었다. 그러나 이 논문에서 페르미는 "그러한 무거운 입자에 대한 신중한 탐색은 아직 수행되지 않았는데, 이는 그들의 관찰을 위해 활성 생성물이 매우 얇은 층 형태로 존재해야 하기 때문이다. 따라서 현재로서는 관련된 붕괴 사슬에 대해 확실한 가설을 세우는 것은 시기상조인 것 같다"고 경고했다. 회고적으로, 그들이 감지했던 것은 실제로 알려지지 않은 레늄과 유사한 원소인 테크네튬이었는데, 이것은 주기율표에서 망가니즈와 레늄 사이에 위치한다.
실라르드 레오와 토마스 A. 챌머스는 베릴륨에 작용하는 감마선에 의해 생성된 중성자가 페르미가 언급한 반응인 아이오딘에 포획된다고 보고했다. 마이트너가 그들의 실험을 반복했을 때, 그녀는 감마-베릴륨 선원에서 나오는 중성자가 아이오딘, 은, 금과 같은 무거운 원소에는 포획되지만, 나트륨, 알루미늄, 규소와 같은 가벼운 원소에는 포획되지 않는다는 것을 발견했다. 그녀는 느린 중성자가 빠른 중성자보다 포획될 가능성이 더 높다고 결론지었으며, 이 발견을 1934년 10월 《나투어비센샤프텐》(Naturwissenschaften)에 보고했다. 모두가 알파 입자와 양성자의 경우처럼 에너지 중성자가 필요하다고 생각했지만, 그것은 쿨롱 장벽을 극복하기 위해 필요했다. 중성자로 대전된 중성자는 핵 근처에서 더 많은 시간을 보낼 경우 핵에 포획될 가능성이 더 높았다. 며칠 후, 페르미는 그의 그룹이 알아차린 흥미로운 점을 고려했다. 우라늄이 실험실의 다른 부분에서 다르게 반응하는 것 같았다. 나무 탁자에서 수행된 중성자 조사는 같은 방의 대리석 탁자에서보다 더 많은 방사능을 유도했다. 페르미는 이에 대해 생각하고 중성자원과 우라늄 사이에 파라핀 조각을 놓아보았다. 이로 인해 활동이 극적으로 증가했다. 그는 중성자가 파라핀과 나무의 수소 원자와 충돌하여 느려졌다고 추론했다. 다고스티노의 이탈은 로마 그룹이 더 이상 화학자를 보유하지 않게 되었음을 의미했고, 라제티와 세그레의 후속 이탈은 그룹을 페르미와 아마르디로만 축소시켰고, 이들은 핵변환 연구를 포기하고 느린 중성자의 물리학 탐구에 집중했다.
1934년의 핵 모델은 1930년 조지 가모프가 처음 제안한 물방울 모형이었다. 그의 단순하고 우아한 모델은 카를 프리드리히 폰 바이츠제커에 의해, 그리고 중성자 발견 후에는 1935년 베르너 하이젠베르크와 1936년 닐스 보어에 의해 정제되고 발전되었다. 그것은 관찰 결과와 밀접하게 일치했다. 이 모델에서 핵자들은 양성자들 사이의 더 긴 거리의 쿨롱 전기적 반발을 극복할 수 있는 강한 핵력에 의해 가능한 가장 작은 부피(구형)에 함께 붙어 있었다. 이 모델은 21세기에도 특정 응용 분야에서 계속 사용되었으며, 그 특성에 관심 있는 수학자들의 주목을 받았다. 그러나 1934년 형태에서는 물리학자들이 이미 알고 있다고 생각했던 것을 확인시켜 주었다. 즉, 핵은 정적이며, 충돌로 알파 입자 이상이 떨어져 나갈 확률은 거의 0에 가깝다는 것이다.
페르미는 "중성자 조사로 생성된 새로운 방사성 원소의 존재를 입증하고, 느린 중성자에 의한 핵반응 관련 발견"으로 1938년 노벨 물리학상을 수상했다. 그러나 페르미의 결과 분석에 모두가 확신한 것은 아니었다. 이다 노다크는 1934년 9월에 새로운 무거운 원소 93을 생성하는 대신 다음과 같이 제안했다.
노다크의 논문은 로마의 페르미 팀, 파리의 퀴리와 졸리오, 베를린의 마이트너와 한이 읽었다. 그러나 인용된 반론은 뒤쪽에 나오며, 페르미의 주장 중에서 그녀가 지적한 몇 가지 공백 중 하나일 뿐이다. 보어의 물방울 모형은 아직 정립되지 않았기 때문에, 우라늄 원자가 큰 조각으로 분리되는 것이 물리적으로 가능한지 계산할 이론적인 방법이 없었다. 노다크와 그녀의 남편인 발터 노다크는 레늄의 발견으로 노벨 화학상 후보에 올랐던 저명한 화학자들이었지만, 당시 그들은 "마수리움"이라고 부른 원소 43의 발견을 둘러싼 논쟁에도 휘말려 있었다. 에밀리오 지노 세그레와 카를로 페리에에 의한 테크네튬의 발견은 그들의 주장을 종식시켰지만, 이는 1937년까지는 일어나지 않았다. 마이트너나 퀴리가 노다크의 성별 때문에 그녀에게 편견을 가졌을 가능성은 낮지만, 마이트너는 한에게 "한, 당신은 물리학을 전혀 이해하지 못한다"고 말하는 것을 두려워하지 않았다. 같은 태도가 노다크에게도 이어졌는데, 그녀는 대안적인 핵 모델을 제안하지 않았고, 주장을 뒷받침할 실험도 수행하지 않았다. 노다크는 저명한 분석 화학자였지만, 그녀가 제안하고 있는 것의 중요성을 이해할 만한 물리학적 배경이 부족했다.
노다크만이 페르미의 주장을 비판한 유일한 사람은 아니었다. 아리스티트 폰 그로세는 페르미가 발견한 것이 프로트악티늄의 동위 원소라고 제안했다. 마이트너는 페르미의 결과를 조사하고 싶었지만, 그녀는 고도로 숙련된 화학자가 필요하다는 것을 깨달았고, 그녀가 아는 최고의 화학자인 한과 협력하기로 했다. 비록 그들은 오랫동안 공동 작업하지 않았다. 처음에는 한이 관심이 없었지만, 폰 그로세가 프로트악티늄을 언급하자 그의 마음이 바뀌었다. 한은 나중에 "유일한 질문은 페르미가 초우라늄 원소의 동위 원소를 찾았는지, 아니면 다음으로 낮은 원소인 프로트악티늄의 동위 원소를 찾았는지였다. 그 당시 리제 마이트너와 나는 13분 동위 원소가 프로트악티늄 동위 원소인지 아닌지를 알아내기 위해 페르미의 실험을 반복하기로 결정했다. 그것은 논리적인 결정이었다. 왜냐하면 우리는 프로트악티늄의 발견자였기 때문이다."라고 썼다.