“核物理学”这个术语其实很不准确，但和其他很多以讹传讹的词语一样，我们对此毫无办法。既然“电学”描述的是自由电子束应用这个广阔领域的知识，那么以此类推，“核物理学”也应该是一门研究核能大规模释放的应用科学。我们在前几节中已经看到，各种化学元素（除了银以外）的原子核都携带着大量内能，这些能量可以通过聚变（较轻的元素）或裂变（较重的元素）的形式释放出来。我们还知道，人工加速带电粒子轰击原子核的方法虽然的确为各种核反应的理论研究带来了极大的便利，但我们却不能指望大规模实际应用这种方法，因为它的效率实在低得离谱。

既然从本质上说，α粒子、质子等普通粒子之所以效率低下，是因为它们带电，所以它们在穿过原子时会损失能量，因而无法有效靠近靶标材料的带电原子核。那么你肯定觉得，不带电的高速粒子效果应该更好，我们可以用中子轰击各种原子核。但新的问题又冒了出来！因为中子能够轻而易举地穿透原子结构，所以自然界并不存在自由中子；就算我们利用某种入射粒子人为地从原子核中轰出一个自由中子（比如说，α粒子轰击铍原子核就能产生一个中子），它也不会存在太长时间，周围的其他原子核很快就会重新将它捕获。

因此，要制造出轰击原子核的强大中子束，我们必须设法释放某种元素原子核内的所有中子。要达到这个目标，我们又绕回了低效带电粒子的老路。

不过，还有一个办法可以跳出这个怪圈。如果能够设法用中子轰击靶标原子核产生中子，而且每次裂变产生的子代中子数量大于初始中子，那么这些粒子就会像兔子或被感染组织内的细菌一样繁殖。一个中子在极短的时间内就能产生数目可观的后代，足以轰击一大块靶标材料的每一个原子核。

正是因为人们发现了这样一种能让中子以几何级数增殖的特殊核反应过程，才引发了物理学领域的一场大爆炸。原本只是研究物质最本质特性的核物理学也因此走出了科学肃静的象牙塔，卷入了报纸头条、狂热的政治讨论、大规模工业生产和军事研发的喧嚣的旋涡。读报的人都知道，铀原子核的裂变会释放出核能（它更常见的名字是“原子能”），直到1938年，哈恩（Hahn）和斯特拉斯曼（Strassman）才发现了这种核反应过程。但要是你以为裂变本身（即重原子核分裂成两个大致相同的部件的过程）能够促进核反应的发生，那就大错特错。事实上，裂变产生的两块核碎片都携带大量电荷（每块碎片携带的电荷约等于初始铀原子核的一半），所以它们无法靠近其他原子核；这些碎片很快就会在周围原子的电子层中消耗掉极高的初始能量，进入静止状态，无法制造下一步裂变。

对于可自发持续的核反应来说，裂变过程之所以那么重要，是因为人们发现，原子核裂变产生的每一块碎片在停止运动之前都会释放一个中子。

裂变过程之所以会产生这种特殊的余波，是因为重原子核的两块碎片诞生时伴随着剧烈的振动，就像断成两截的弹簧一样。这样的振动不足以引发次级裂变（每块碎片再次一分为二），但却足以导致其内部的某些结构单元与本体分离。我们说每块碎片释放出一个中子，这只是一个统计学角度的笼统说法；事实上，一块碎片有时候会释放出两个甚至三个中子——有时候又一个都没有。当然，每块裂变碎片释放中子的平均数量取决于振动的剧烈程度，而后者又取决于初始裂变过程释放的总能量。正如我们之前看到的，越重的原子核裂变产生的能量越多，那么元素周期表中位置越靠后的原子核裂变碎片产生的中子肯定也越多。这样一来，金原子核裂变（我们还没有实现这个过程，因为它需要的初始能量太高）碎片释放的中子平均数量肯定比1小得多，铀核裂变碎片释放中子的平均数约等于1（每次裂变大约释放2个中子），对于那些更重的元素（例如钚）来说，平均每块碎片释放的中子数量可能大于1。