Ломка электромагнитной картины мира. Начиная с 30-х гг. XX в. в атомной физике были сделаны открытия, которые доказывали ограниченность, а в ряде пунктов - несостоятельность сложившейся электромагнитной картины мира. Все известные ранее микрообъекты либо носили электрический заряд - отрицательный (электрон) или положительный (протон) - либо электромагнитный (фотон). Казалось бы, свойство массы не играет у них существенной роли. Атомное же ядро представлялось как образованное протонами и внутриядерными электронами.
В 1930 г. В. Паули, чтобы спасти принцип сохранения энергии, выдвинул гипотезу нейтрино - микрочастиц, не имеющих массы и заряда и уносящих с собой половину энергии, испускаемой ядром или при бета-распаде (другую ее половину уносят электроны). Так начался подрыв устаревших уже представлений, которые абсолютизировали электромагнитную картину мира. Следующим ударом по этой теории было открытие нейтрона английским ученым Дж. Чедвиком (учеником Э. Резерфорда) в 1932 г. Здесь до известной степени повторилась история с открытием кислорода: супруги Ирэн и Фредерик Жолио-Кюри эмпирически наблюдали образование нейтронов, но, находясь еще во власти электромагнитной картины мира, пытались объяснить наблюдавшееся ими явление с ее позиций, по типу γ-лучей. Напротив, Дж. Чедвик сразу же понял физический смысл того, что наблюдали супруги Жолио-Кюри. Открытый им нейтрон (n°) обладал массой, равной 1 атомной единице, но не имел электрического заряда. Исследования Д. Д. Иваненко и других произвели переворот во взглядах на состав атомного ядра. Отныне оно стало рассматриваться как образованное тяжелыми частицами - протонами и нейтронами.
В 1934 г. супруги Жолио-Кюри сделали замечательное открытие, поскольку оно, на первый взгляд, не выходило за рамки электромагнитной концепции. Они открыли искусственную радиоактивность легких элементов и тем самым доказали, что свойство радиоактивного распада присуще всем элементам, а не только тяжелым, стоящим в конце периодической системы. При этом четко выявилась определяющая роль атомной массы, а не заряда ядра химических элементов. Например, кислород с массой 19 через бета-распад превращается в устойчивый фтор, а с массой 15 через бета-распад - в устойчивый азот. В итоге на место односторонней электромагнитной концепции пришла двусторонняя концепция, учитывающая во взаимосвязи и свойство массы, и свойство электрического заряда. Тем самым осуществился частичный возврат к взглядам Д. И. Менделеева. Это явилось также дальнейшим развитием II этапа революции III типа: если до 30-х гг. на первый план физики выдвигалась электронная оболочка атома, то в 30-х гг. - атомное ядро с его закономерностями. Процесс познания шел по-прежнему в глубь материи.
Начало эры атомной энергии. В 1934 г. Э. Ферми с сотрудниками облучили медленными нейтронами ядра урана и наблюдали явление вторичного бета-распада. К этому времени в физике твердо закрепилось представление, что бета-распад (вылет электрона из ядра) есть показатель сдвига элемента на одно место направо по периодической системе. Другими словами, утвердилась вера в неделимость атомного ядра, которое, сохраняя свою целостность, может испытывать лишь частичные изменения. Между тем, как оказалось позднее, Ферми наблюдал деление ядра урана, вызванное медленными нейтронами. Он же, по старинке, приписал вторичное бета-излучение образованию трансуранов, т. е. элементов, стоящих справа от самого урана в системе элементов. Так продолжалось около пяти лет. И здесь мы снова видим повторение истории с открытием кислорода: принципиально новое явление упорно втискивается в старые, ставшие обыденными рамки.
Когда же в продуктах ядерной реакции при облучении урана медленными нейтронами был обнаружен барий (1938 г.), то немецкие физики О. Ган и Ф. Штрассман правильно разгадали, что они имеют дело с реакцией деления тяжелого ядра на две части: барий и, очевидно, ксенон. При этом выделяются огромная энергия и свободные нейтроны. Последнее обстоятельство позволяет осуществить деление ядра как цепной процесс.