▲β衰变理论与中微子的提出有直接关系，中微子的发现与一桩“能量失窃案”有关。1914年英国物理学家查德威克（James Chadwick，1891—1974）做放射性实验时，发现放射线物质放射出的β粒子有一连续能谱分布，且衰变后的总能量比衰变前的总能量还要少一些。这就是轰动一时的“能量失窃案”。

▲费米的β衰变理论是对泡利（Wolfgang Pauli，1900—1958）中微子假说的发展。

▲β衰变示意图：一个中子衰变为一个质子并放射出一个电子。为使衰变前后能量守恒，泡利及费米假设在放射出电子同时还会放射出一个（反）中微子，他对β衰变的理论解释后来被物理学家称作费米相互作用。这一理论后来发展为弱相互作用理论。这种相互作用是自然界四种基本相互作用之一。

▲图为由费米发明的一种可以用来研究中子输运的模拟装置。

▲1934年，费米开始领导他的团队利用中子轰击原子核以诱发人工放射性，按照理论当轰击到元素周期表中最后一个元素铀时，会产生出原子序数为93的“超铀元素”。图为用中子轰击铀元素的示意图。

▲当大多数物理学家和化学家都认为费米的确制出了93号元素时，德国的一位女化学家伊达·诺达克（Eda Noddack，1896—1978）一针见血地批评了费米小组的实验和结论，并大胆地设想了一种“全新核反应”的图景。

▲如果费米小组认真听取了伊达·诺达克的意见，他们就会在1934—1935年发现核裂变，而不会让哈恩（Otto Hahn，1879—1968）在1938—1939年发现，并由此获得1944年获诺贝尔化学奖。

▲与发现核裂变擦肩而过的费米并没有沮丧，经过进一步研究他发现铀原子被中子轰击时放出的中子较其吸收的多。这意味着链式反应在理论上是可能的。图为链式反应模式图。

▲费米是最早提醒军方领导人核能的潜在影响的人士之一。罗斯福就此决定成立铀委员会来统筹相关研究。这一委员会后来成为科学研发办公室的一号部门——S-1委员会。图为费米在演讲。

▲图为1939年1月25日，芝加哥大学橄榄球场西看台下的网球场，费米领导的研究团队进行了美国国内首次核裂变实验。

▲第二次世界大战结束时，费米离开哥伦比亚大学，来到芝加哥大学物理系和新成立的核学研究所从事教学和研究。图为芝加哥大学的冶金实验室，当年费米参与了该实验室的建设。

▲图为1942年12月2日芝加哥一号堆首次达到自持状态的所有人的签名。

▲芝加哥一号堆（Chicago Pile-1，CP-1），人类第一台（可控）核反应堆。芝加哥一号堆在1942年11月6日正式开工，并在同年12月2日进行了临界试验。反应堆起初被设计为球形，但最终工程只进行至反应堆恰好能进行临界试验时即中止。芝加哥一号堆是人类原子能时代的开端，它成功开启了人类的原子能时代，为1945年美国第一颗原子弹的成功爆炸奠基。

▲费米主持了世界上第一个原子核反应堆的运转。

▲在“二战”期间，由于很多欧洲移民科学家的建议，美国开始研制原子弹，这个研制工程的代号是“曼哈顿计划”（Manhattan Project），选址在新墨西哥州洛斯阿拉莫斯。费米在这项工程中作为一位主要的科学顾问，继续发挥着重要的作用。

▲1943年11月4日，橡树岭国家实验室运行气冷X-10石墨反应堆，是钚相关研究的一座里程碑。它提供了反应堆设计方面的大量数据。图为X-10石墨反应堆。

▲1944年9月，费米向汉福德B反应堆插入了第一个铀燃料芯块。这个反应堆是为了生产大量的合成钚而设计建造的。它由费米研究团队设计，而后由杜邦公司建造，规模比X-10反应堆更为巨大，并采用水冷。

▲与洛斯阿拉莫斯的其他人一样，费米也是通过公共广播系统得知在广岛、长崎发生了核爆。图为原子弹爆炸时的景象。

▲图为费米与奥本海默（J.K.Oppenheimer）。

▲1945年7月1日，费米回到芝加哥，被聘为芝加哥大学教授，图为费米在芝加哥大学为学生们讲课时的讲义。

▲1946年7月1日，冶金实验室被升格为阿贡国家实验室。这也是自“曼哈顿计划”中衍生出来的第一个美国国家实验室。图为阿贡国家实验室。

▲费米与约翰·冯·诺伊曼一起研究瑞利-泰勒不稳定性。蟹状星云是瑞利-泰勒不稳定性明显的证据。

▲费米在阿贡国家实验室与利昂娜·伍兹（Leona Woods，1919—1986）一起研究中子散射。

▲费米还帮助玛丽亚·梅耶（Maria Goeppert-Mayer，1906—1972）深入理解自旋-轨道耦合。梅耶后来获得诺贝尔物理学奖的研究也是受这一点的启发。

▲费米还曾研究过旋涡星系的旋臂中的磁场。图为风车星系（也称为M101或NGC 5457），它是旋涡星系的例子。