Bei der Kernspaltung handelt es sich um Prozesse der Kernphysik. Diese wiederum ist ein Teilbereich der Physik, welcher sich mit dem Aufbau sowie dem Verhalten der Atome bzw. der Atomkerne befasst. Die Atomphysik befasst sich mit der Atomhülle und die Kernphysik mit der Struktur des Atomkerns. In der Kernphysik werden zum Beispiel spontane Umwandlungen von Atomkernen erforscht sowie Streuvorgänge an Kernen und Reaktionen mit Atomkernen.

Die Kernspaltung wurde durch den deutschen Physiker Otto Hahn und dessen Assistenten Fritz Straßmann im Ende des Jahres 1938 entdeckt. Sie fanden heraus, dass durch die Bestrahlung von Neutronen Urankerne gespalten werden. Hierbei handelt es sich um eine induzierte Kernspaltung. Im weiteren Verlauf der Forschungen konnten sie nachweisen, dass bei einer Kernspaltung ein sehr großer Energiebetrag und weitere Neutronen freigesetzt werden. Es entsteht also eine Kettenreaktion der Kernspaltung und es wird nutzbare Energie freigesetzt. Zeitgeschichtlich fanden diese Entdeckungen ungefähr parallel zum zweiten Weltkrieg statt. Es folgte die Erforschung der Kernenergie für militärische aber auch zivile Aufgaben. In Deutschland konstruierten Carl Friedrich von Weizsäcker und Werner Heisenberg einen Kernreaktor. Sie erkannten auch die Möglichkeit eine auf dieser Technik basierende Waffe zu bauen, gingen dieser Idee jedoch nicht weiter nach, da die Entwicklungsdauer und Herstellungsdauer für eine derartige Waffe für den zweiten Weltkrieg als zu lang galt. In Los Alamos arbeiteten zahlreiche namhafte Physiker an der Entwicklung von Waffen, welche auf Kernenergie basieren. Dennoch wurden die Forschungsergebnisse auch zur Herstellung des ersten zur Energieerzeugung verwendeten Kernreaktors genutzt.

Bei der Kernspaltung wird ein Atomkern unter Energiefreisetzung in zwei oder mehrere kleine Kerne zerlegt. Sie bildet das Gegenteil der Kernfusion, also dem Verschmelzen zweier Atomkerne. Durch die Spaltung, entstehen Spaltprodukte. Dies sind die neu entstandenen Stoffe. Die Kernspaltung findet jedoch nur bei ausreichend schweren Nukliden statt, ab Thorium 232. Nur bei diesen Nukliden ist eine Zerlegung in leichtere Kerne und das Freisetzen von Bindungsenergie möglich. Das Energiespektrum bei einer Kernspaltung ist Maxwellverteilt und reicht bis zu einer Energie von ungefähr 15 Megaelektronenvolt. Die absolute Temperatur wird hierbei jedoch als freier Parameter behandelt, damit die Kurve an die ermittelte Form des Spektrums angenähert werden kann. Die durchschnittliche Energie der Neutronen liegt bei zirka 2 Megaelektronenvolt und hängt vom gespaltenen Nuklid und der Energie des spaltenden Neutrons ab. Die Maxwellverteilung ist symmetrisch, daher ist die mittlere Energie unterschiedlich von der wahrscheinlichsten Energie, welche den Hochpunkt, also das globale Maximum, der Kurve bildet. Sie liegt ungefähr bei 0,7 Megaelektronenvolt.

Fast alle (ungefähr 99 Prozent) Neutronen, werden direkt bei der Spaltung innerhalb von knapp 10−14 Sekunden emittiert. Sehr wenige Neutronen (das restliche Prozent), werden ein paar Millisekunden bis wenige Minuten danach aus den Spaltstücken ausgesendet.
Es existieren unterschiedliche Arten der Kernspaltung. Im Folgenden wird auf die Spontanspaltung und die neutroneninduzierte Spaltung eingegangen. Bei der Spontanspaltung spalten sich die Atomkernarten von selbst, ohne eine Einwirkung von außen zu erfahren. Die Spontanspaltung ist ein Teil des radioaktiven Zerfalls und lässt sich mit der Quantenmechanik und dem Tunneleffekt beschreiben. Die Spontanspaltung kommt als Quelle freier Neutronen vor.

Die neutroneninduzierte Spaltung ist eine Kernreaktion und stellt somit eine wichtige technische Bedeutung dar. Ein freies Neutron nähert sich dem Atomkern immer weiter an, bis es von diesem absorbiert wird. Hierdurch gewinnt der Atomkern zusätzliche Bindungsenergie und unter Umständen auch kinetische Energie des Neutrons. Hierdurch gerät der Atomkern in einen angeregten Zustand und spaltet sich.

Öffentliche Wahrnehmung

Die Kernphysik und die Kernspaltung in der öffentlichen und politischen Diskussion. Die Kernphysik und die Kernspaltung bringen zahlreiche Vorteile aber auch einige Nachteile mit sich. Sie haben zahlreiche friedliche Anwendungsmöglichkeiten aber auch viele militärisch, zerstörerische Anwendungsgebiete. Daher gilt die Kernphysik bei den Fürsprechern als eine der wichtigsten Entdeckungen der Physik des 20. Jahrhunderts und bei den Kritikern, als eine Gefährdung für den Weltfrieden. Die öffentliche und politische Diskussion über diese Thematik hält bis heute an. Eine alle zufriedenstellende Lösung wird es bei einem derart komplexen und Ambivalenten Thema kaum geben können.

Die bedeutensten Kernphysiker waren der Sohn von Niels Bohr, Aage Niels Bohr, der für seine Arbeiten zur Theorie der kollektiven Bewegung der Atomkerne, den Nobelpreis für Physik erhalten hat sowie Harriet Brooks, welche den radioaktiven Rückstoß erforscht hat und James Chadwick, der maßgeblich an der Entwicklung der Atombombe im Rahmen des Manhattan Projektes beteiligt war, ebenso wie Klaus Fuchs. Darüber hinaus gehören auch John Cockcroft für seine, mit dem Nobelpreis ausgezeichneten Arbeiten, zur Atomkernumwandlung durch beschleunigte Teilchen und die Entwicklung des Cockcroft Walton Beschleunigers und Otto Hahn, der „Vater der Kernchemie“ hinzu. Ebenfalls maßgeblich an der Entwicklung der Kernphysik beteiligt waren, der russische Physiker Igor Kurtschatow, der deutsche Physiker Heinz Maier Leibnitz sowie Lise Meitner und Otto Robert Frisch. Darüber hinaus leistete der irische Experimentalphysiker gemeinsam mit John Cockcroft wichtige Arbeit in der Entwicklung des nach ihnen benannten Beschleunigers. Ernest Walton leitete außerdem die erste künstlich einleitete Kernreaktion ein. Auch Albert Einstein und Carl Friedrich Freiherr von Weizsäcker leisteten wichtige Arbeiten in der Kernphysik. Die beiden waren unter anderem auch an der Theorie zur Entwicklung der Atombombe beteiligt. Albert Einstein hat seine Arbeiten später einmal bereut, da er nie wollte, dass seine Wissenschaftliche Tätigkeit und Forschung für militärische Zwecke verwendet wird. Die Arbeiten zur Kernphysik und zur Kernspaltung war für die Wissenschaft Fluch und Segen zugleich.