1939年1月2日，费米带领妻子与两个孩子终于踏上了美国领土，逃离了法西斯的魔爪。
费米到哥伦比亚大学就职后，继续进行他的原子链式反应实验。他在物理系系主任乔治·佩格勒姆的支持下，与安德森、西拉德等开始了新的实验。哥伦比亚大学的回旋加速器等先进设备，使费米如虎添翼，很快取得了新进展。
1939年3月16日，佩格勒姆为费米写了一封给海军作战部长胡珀上将的信，他请海军上将胡珀与费米谈一谈，了解费米对原子爆炸物的研究。
信是这样开头的：
海军上将胡珀
亲爱的先生：
哥伦比亚大学物理实验室所做的实验表明，化学元素铀得以释放出它大量过剩的原子能的条件可能会被发现，这将意味着有可能采用铀来作为一种爆炸物，每磅将释放出比以往所知的任何炸药多100万倍的能量……佩格勒姆的信和费米的晋见，并没引起军方的重视。科学家第一次取得军队和政府支持的尝试失败了。
从1941年12月底开始，费米往来于芝加哥和纽约之间。他在纽约的哥伦比亚大学继续进行链式反应和原子堆的研究、实验，又到芝加哥大学进行“”
金实验室”的工作。
“”金实验室”是康普顿博士领导的芝加哥大学的原子弹研究实验组织的代称。
费米将工作重点转移到芝加哥后，他与康普顿选择了芝加哥大学的足球场，他们要在西看台底下的网球场里建造原子反应堆，进行费米设计研究的链式反应实验。
原子反应堆的直接建造者是费米的助手安德森。为了真空的需要，他到古德意橡胶公司，定制了一个正方形气球，反应堆就安装在这个气球里，需要时可以把里面的空气抽掉。
费米登上了一个升降机平台，指挥安装。他挥手让人们把绳索拉紧，把气球的5个面吊好，正面放下来是敞开的大门。
反应堆的底层是木块支撑物，它们已事先按规格制好，由工人川流不息地运来，放好。
安德森领导物理学家们堆放石墨砖，一块块地按设计图堆起来，几乎到达天棚板了。科学家们的手、脸、衣服都变成了油黑色，但谁也不嫌它脏，他们意识到这是一份光荣的工作。
由费米和安德森进行精心测量，放入那宝贵的铀，插入那一根根关键性的镉棒。经过6个星期的工作，反应堆最后建好了。
12月2日上午，正式进行原子反应堆的链式反应实验。
反应堆顶上有3个青年人，他们自称“敢死队”。他们的任务是手持镉液桶，一旦反应堆出现不良反应，他们立即将镉液倒入反应堆，制止反应与爆炸。
在数百万人聚集的芝加哥做这种危险实验，“敢死队”的预防是十分必要的。
反应堆下站着青年物理学家乔治·韦尔，他手按镉棒，将按费米的指令，从反应堆里抽出镉棒，他抽出的速度与距离，决定了反应堆里铀原子反应的情况。
全体参加反应堆工作的人员都集中到网球场北端的阳台上，观看这科学史上的伟大实验。
全场鸦雀无声，只有费米一个人在讲话：“反应堆还没有运转，因为它里边有吸收中子的镉棒，下面请韦尔抽出其他镉棒，只留他手边的一根。”
“大家看这支描笔，它能描画出辐射强度的曲线，当反应堆进行链式反应时，描笔将画出连续升高的线，如果停止了链式反应，描笔的线就趋向平缓。”
“实验马上开始了，大家各就各位。请韦尔每次抽出2厘米镉棒，我看描笔的变化。”
计数器“咔嗒咔嗒”地响起来，描笔开始向上描画，接着趋向平缓。
费米又命令韦尔：“将镉棒抽到13英尺(约4米)处。”
计数器响声更大了，描笔上升到费米预计的高度，又趋向平缓了。
下午3时20分，费米命令韦尔将镉棒抽到可以出现链式反应的位置。
大家看到计数器逐步上升，声音更响；描笔开始上升，不再趋向平缓，它说明链式反应开始了。这种反应持续了28分钟，费米和全体物理学家高兴地互相拥抱着，原子反应堆的链式反应宣告成功了。
请求爱因斯坦在给罗斯福总统的信上签名的物理学家威格纳拿出一瓶基安提酒，他与费米将酒倒入杯里，分给在场的每一个人，大家都喝了庆祝酒。
为了记住这个伟大的实验，每个人都在酒瓶的硬纸护壳上签了名字。这是那天传下来的唯一记录，因为保密，不能有任何的声张。
实验成功后，康普顿博士立即给正在哈佛大学执行公务的总统科学顾问、四人领导小组候补主席、科学研究与发展总署署长詹姆斯·康南特博士打了保密电话：“那位意大利航海家，已经到达新大陆了。”
“那么他发现当地的居民怎么样？”
“非常的友好。”
费米与他的同伴们的原子堆链式反应实验成功了。12月2日作为一个重大的日子载入了科学史册。
当芝加哥大学10年后举行大庆时，收存酒瓶和签名护卡的艾尔·沃特姆伯格因为儿子降生，不能参加大会，把酒瓶用1000美元的保价金额寄给了大会，这成为报纸上的头条新闻。
1993年笔者有幸去瞻仰芝加哥大学的实验现场。足球场的西看台，用灰粉刷过的墙上挂着很厚的烟灰，墙上挂着一块镂花的金属牌匾，那牌上的英文是：翻译成中文是：
1942年12月2日，人类在此实现了第一次自持链式反应，从而开始了受控的核能释放。
这块匾牌是原子时代的出生证。
在芝加哥大学的图书馆附近，建立了新的蘑菇云状的纪念碑，它向人们骄傲地宣布芝加哥大学是原子研究的基地。
什么叫氢能
400多年前，瑞士科学家巴拉塞尔把铁片放进硫酸中，发现铁片放出许多气泡。当时，人们并不知道这种气体。1776年，英国化学家卡文迪许对这种气体发生了兴趣，并发现它非常轻，只有同体积空气的6.9%，与此同时他还发现这种气体和空气混合后一点火就会发生爆炸，以后又在器具上发现留有小水珠。反复试验后，他得出水是这种可燃气体和氧的化合物的结论。法国化学家拉瓦锡经过详尽研究，于1783年正式把这种物质取名为氢。
氢气一诞生，它的“才华”就初步展现出来了。氢最初的用途是：法国化学家布拉克于1780年，把氢气注入猪的膀胱中，制造了世界上第一个最原始的氢气球。俄国着名学者门捷列夫于1869年，整理出化学元素周期表，赫然位列第一的就是氢元素。此后从氢出发，寻找其与其他元素之间的关系，这就为众多元素的发现打下了基础，从此人们对氢的研究和利用就更科学化了。
氢位于元素周期表之首，原子序数为1，在常温常压下为气态，在超低温高压下又可成为液态。作为能源，氢有以下特点：
1.所有元素中，氢重量最轻
在标准状态下，它的密度为8.99千克/立方米；在-252.7益时，可成为液体，将压力增大到数百个大气压时，液氢又可变成金属氢。
2.所有气体中，氢气的导热性最好
氢气的导热系数是大多数气体的10倍，因此氢在能源工业中是极好的传热载体。
3.氢是自然界中存在最普遍的元素
除空气中含有氢气外，它主要以化合物的形式存在于水中，而水是地球上分布最广的物质，它占宇宙质量的75%，据估计，如果把海水中的氢全部提取出来，它所产生的热量是现在地球上所有化石燃料放出的热量的9000倍。
4.氢的发热值高
除核燃料外，氢的发热值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的，为142351千焦/千克，是汽油发热值的3倍。
5.氢燃烧性能好，点燃快
氢与空气混合时有很大的可燃范围，而且燃点高，燃烧速度快。
6.燃烧时最清洁
氢并没有毒，与其他燃料相比，氢燃烧除生成水和少量氮化氢外不产生其他污染环境的物质。少量的氮化氢经有效处理也不会污染环境，而且燃烧生成的水还可继续制氢，反复循环使用。
7.氢能利用的形式多
氢既可以通过燃烧产生热能，在热力发动机中产生机械功，又可作能源材料用于燃料电池，或转换成固态氢作为结构材料。用氢气代替煤和石油，不需对现有的技术设备作重大的改进，只需对现有的内燃机稍加改装便可使用。
8.氢的第三种形态金属——氢化物
氢，可以以气态、液态或固态金属氢化物的形式出现，它能适应储运及多种应用环境的不同要求。
这一系列的特点说明氢是一种理想的新的能源。
全世界在20世纪70年代初，面临着严重的能源危机。人们便把燃烧值巨大的氢作为首选能源。如今，许多科学家认为，氢有可能在世界能源舞台上成为一种非常重要的二次能源。法国伟大的科幻小说家朱利·凡尔纳于1870年，在他的着作《神秘岛》中大加赞赏氢作为燃料的优点，并写出了他的预言，即氢是未来的能源，是理想的燃料。如今，这美好的幻想正一步步地变成现实。
有一种能源叫氢能
要想真正了解氢，我们不光要知道氢是如何被发现的，更要熟悉有关氢的一些基本常识。
氢的简介
氢是一种化学元素，化学符号为H，原子序数是1，在元素周期表中位于第一位。它的原子是所有原子中最小的。氢通常的单质形态是氢气。它是无色无味无臭、极易燃烧的由双原子组成的气体，而且是最轻的气体。同时，它也是宇宙中含量最高的物质。氢原子存在于水、所有有机化合物和活生物中，导热能力特别强，跟氧化合成水。在0益和一个大气压下，每升氢气只有0.09克——仅相当于同体积空气质量的1/14.5。(实际比空气轻14.38倍)氢元素在太阳中的含量为75%，在地壳中含量为1.5%。
在常温下，氢气比较不活泼，但可用催化剂活化。单个存在的氢原子有极强的还原性。在高温下，氢则非常活泼。除稀有气体元素外，几乎所有的元素都能与氢生成化合物。
氢的同位素什么是氢的同位素呢？我们不妨先来看一下同位素的定义。自然界中许多原子都具有同位素。那些质子数相同而中子数不同的原子核所构成的不同原子总称即为同位素。
同位素有的是天然存在的，有的是人工制造的，有的有放射性，有的没有放射性。同一元素的同位素虽然质量数不同，但它们的化学性质基本相同，物理性质有差异，主要表现在质量上。氢在自然界中的同位素有氕、氘和氚3种。
其中氕相对丰度(指某一同位素在其所属的天然元素中占的原子数百分比)为99.985%；氘(重氢)相对丰度为0.016%，这两种氢是自然界中非常稳定的同位素。从核反应中还找到质量数为3的同位素氚(超重氢)，它在自然界中含量极少。
英国物理学家索第(F.Soddy，1877~1956年)与卢瑟福(E.Rutherford，1871~1937年)于1913年首先提出同位素问题。索第认为，同位素的原子量和放射性是不同的，但其物理和化学性质相同。此后的几年内，人们虽然相继发现了200多种同位素，但是氢的同位素却一直没有被发现。1919年，德国物理学家斯特恩(O.Stem，1888~1956年)认为，氢的原子量为1.0079，估计它应具有一种同位素。即一种是原子量为1的氢，即1H，一种是原子量为2的氢同位素。
根据1与1.0079之间的差值来估计它们的相对丰度值，氢的同位素应占1%左右，但索第和同事试图从实验上加以证实却未获成功。
1927年，阿斯顿以氧的原子量等于16.0000为标准(就像过去以水的密度为标准一样)，用质谱仪对氢元素进行了质谱分析，测得的氢与氧的比值是1.0077：
16.0000，这个比值与化学方法测得的比值非常一致，以至于阿期顿认为，氢元素是没有同位素的，它是一个“纯粹的”
元素。
氢的同位素氘(D)被哈罗德·尤里发现。1931年年底，美国哥伦比亚大学的尤里教授和他的助手们，把5~6升液态氢在53约定毫米汞柱(7千帕)、14K(三相点)下缓慢蒸发，最后只剩下2毫升液氢，然后作光谱分析。结果在氢原子光谱的谱线中，得到一些新谱线，它们的位置正好与预期的质量为2的氢谱线一致，从而发现了重氢。尤里将这个新发现的同位素命名为Deuteri鄄um，简写为D，它在希腊文中的意思是“第二”，中文译作“氘”。但是，尤里等人未发现他们曾预言的原子量为3的氢的同位素。尤里因发现氘在1934年荣获了诺贝尔化学奖。
1934年，澳大利亚物理学家奥利芬特(Oliphant，MarcusLaurenceElwin1901.10.8-2000.7.14)用中子轰击锂，生成一种具有放射性的新同位素氚，质量为3，命名为Tritium，中文译为氚，符号T，是具有放射性的另一重要的氢同位素。T(3H)显示弱辐射性，其半衰期为12.26年。科学家发现的4H的半衰期只有4伊1011秒。日本理化研究所2001年宣布说，该所科学家谷烟勇夫和俄罗斯科学家在设立于莫斯科郊外的原子核研究机构，使用大型加速器，以碳原子为目标进行轰击，制造出了由2个质子和4个中子构成的氦6，然后使用液态氢与之撞击，去掉氦6原子核中的1个质子，结果获得了由1个质子和4个中子构成的5H。不过，5H极其不稳定，在极短时间就衰变为氚和2个中子。
因此，4H和5H并没有被公认，人们通常还是认为氢只有3个同位素。
由于氢几乎全部是由1H组成的，所以，氢的最轻的同位素1H的性质就决定了氢的性质。
1H和D的分离可用电解法，电解水时，1H的迁移速度比D的迁移速度快6倍，这样，在剩余物中D的浓度提高。重复电解，则得到D2O，即重水。重水和普通水有很大的不同。
