核裂變與核聚變是在特定條件下原子核發生的反應。核裂變是一個重原子核分裂成幾個輕原子核的過程，核聚變是幾個輕原子核聚合為品質更重的原子核的過程。

　　1934年，義大利物理學家費米用中子轟擊鈾原子核，獲得了新的放射性元素，費米認為這是比鈾更重的“超鈾元素”。

　　在柏林的德國物理學家哈恩（O.Hahn，1879－1968）和奧地利女物理學家梅特納（l.Meitner，1878－1968）對費米的實驗十分關注，共同制定了研究方案。1938年秋，為躲避納粹的迫害，身為猶太人的梅特納逃亡到瑞典。梅特納走後不久，哈恩在實驗中發現中子轟擊鈾原子核後並未得到“超鈾元素”，而是產生了比鈾輕的鋇元素及一些“碎片”。哈恩無法解釋這一現象，寫信告訴了梅特納。梅特納認定這是鈾原子核發生了分裂，並借用細胞分裂繁殖的概念，將其稱為“裂變”。梅特納認為那些“碎片”是鈾原子核裂變時釋放出的中子。如果這些新產生的中子轟擊其他鈾原子核，將引發鏈式核裂變。由於每一個鈾原子核分裂時將釋放出相當於200萬電子伏特的能量，鏈式核裂變所產生的能量將十分巨大。

　　1929年，英國哲學家、數學家羅素（B.Russell，1872－1970）推斷太陽總體積的60%是氫，太陽的能量來源於氫核的聚變。1938年，流亡在美國的德國物理學家貝特（H.A. Bethe，1906－）和魏扎特（C.F. Weizsäcker，1912－）證明了太陽的能量來源是氫核聚變為氦。根據愛因斯坦的質-能轉換公式E=mc2，核聚變所釋放的能量是同等重量燃料化學反應所生產能量的100萬倍以上。

　　對核裂變與核聚變的認識，引發了人類對核能的開發和利用。這其中既有為人類造福的核反應爐、核電站，也有成為人類噩夢的原子彈和氫彈。