例如，在1917年，他使用α粒子轰击氮（N）原子核，产生了氧（O）原子核和质子（p）。
这是人类第一次观测到原子核的变化。由于这是人为使用一个粒子撞击原子核促使原子核发生变化，因此称为人工核反应。
1938年，德国科学家奥托哈恩第一个发现了铀的裂变反应。
他使用中子（n）轰击铀（U）原子核，发现了钡（Ba）元素，反应方程是
在这个反应中，一个中子入射撞击到铀原子核上，使铀235转化为铀236，又继而变为钡144、氪89和3个中子。如果铀的体积和质量足够大，那么这三个中子会继续和三个铀235进行核反应，形成九个中子…如此这般，就会形成一种“雪崩效应”，短时间内产生许多次核反应。
人们把这种反应称为“链式反应”。在这个反应过程中，质子和中子的总量并不发生变化，但是平均每个质子和中子的质量却减少了，也就是发生了质量亏损。根据爱因斯坦的质能方程，这一部分质量亏损会转化成相应的能量。
曼哈顿计划
当时，世界正笼罩在第二次世界大战的阴云之中。纳粹组织了以著名科学家海森堡为首的科学家团队，进行原子弹的研发。可是，进展却十分缓慢，原因之一是一大批有犹太血统的科学家，如爱因斯坦、赫兹等人，都被希特勒吓跑了，纳粹内部的内耗也相当严重，无法集中全部资源进行统一的研究工作。
在日本偷袭美国珍珠港之后，美国被正式卷入战争。美国已经是当时世界第一的工业强国，工业实力有目共睹，珍珠港事件又使得美国全国上下同仇敌忾。在得知纳粹德国正在进行原子弹研制计划时，许多美国军方的科学家都建议抢在希特勒之前研制成实用的原子弹。为此，他们怂恿爱因斯坦帮忙。
爱因斯坦是美籍德国犹太人，当时已经五十多岁了，在世界上享有巨大的声誉，纳粹上台之后他逃到了美国。他写信给罗斯福总统说：如果纳粹首先研制出原子弹，那对全世界都是一个灾难。在爱因斯坦的号召下，美国证府集合了以奥本海默为首的一大批科学家，开展了历时三年的曼哈顿计划。
在原子弹制造的过程中，最难的问题是如何将铀进行提纯。原子弹的原料铀235在自然界的铀中只占0.7%，其他的是它的同位素铀238。为了使链式反应能够发生，铀235的浓度必须达到某个值以上，这是因为如果浓度太低，裂变放出的中子无法撞击到下一个铀235原子核上，链式反应无法继续进行。曼哈顿计划大部分时间都在研究如何进行铀浓缩，到二战结束，美国提纯的铀也刚够制造一颗实验炸弹和两颗实战用弹。
