1934年1月,当约里奥·居里夫妇宣布他们发现了人工放射性现象以后,这件事引起了费米的极大兴趣．但费米有一个巧妙的想法,他认为用α粒子轰击铝靶,每次得用上百万个α粒子才得一次成功的机会,原因是α粒子带正电,在接近铝核时受到强烈的静电排斥．如果用中子来轰击,由于没有静电斥力,那么击中的机会不就会大多了吗?

从1934年3月开始,费米开始了用中子轰击元素的实验．他从最轻的元素氢开始,然后按照元素周期表的顺序依次进行．非常不幸的是,他从氢一直轰到氮,都没有出现任何预料的反应．但是,费米的毅力非常强,他接着往下轰击．当他轰到氟时,他高兴得跳起来了,氟被中子击中而激活了! 于是,费米决定用中子轰击地球上全部的九十二种元素。

在多数情况下,中子都被核吸收,形成原来那个元素的同位素,因为中子不带电,所以吸收中子的元素的原子序数没有变．但有些元素在吸收一个中子后,由于形成的同位素不稳定,它会发生β衰变,使原子序数加1,形成一种新的元素．例如,铑103 受中子轰击后,就会变成钯104．费米发现有一百多种元素的同位素,在受中子轰击后,会变成原子序数加1的新元素的同位素。

费米想,如果用中子轰击元素周期表中最后一个元素铀92,会不会形成一个原子序数为93 的所谓“超铀元素”呢? 如果真的这样,那不是一件很伟大的事吗? 因为在自然界中还没有谁见到过93 号元素呢!

费米怀着激动的心情开始用中子轰击铀92,他非常希望能产生“超铀元素”．结果似乎很理想,中子被吸收了,所生成的东西也果然放出了β粒子．但是事情却复杂了,放出的β粒子有四种,它们的能量也各不相同,而且,产生的元素也不只一种．费米无法确定自己是否真的制出了93 号元素．于是他就写了一篇关于实验情形的文章投给了《科学研究》杂志．说明一些产生93 号元素的迹象。

罗马大学理学院院长柯比诺教授认为费米太谨慎了,他完全相信费米已经制出了第93 号元素．同年的6月4 日,柯比诺在有国王出席的林赛科学院的会议上却公开宣称: “根据我天天都在注意着的这些研究进展,我认为我可以做出结论说,这一元素的制成已经得到了确切的肯定．”

当时,大多数物理学都认为费米制出的是93 号元素．但是,德国弗莱堡大学物理化学院有一对年轻的夫妇,男的叫瓦尔特·诺达特,女的叫依达·诺达特,他们提出否定的观点．依达·诺达特还大胆地提出一个假定: 中子闯进铀核时使铀核发生了核分裂．许多物理学家都不相信她的这一假定,包括费米本人、玻尔和约里奥等。

后来哈恩用实验证实,那神秘的产物实际上是钡．这恰好证明了诺达特的假定．费米已经走到了伟大发现的边缘,遗憾的是他没有意识到这一点。

费米的遗憾自然是无法弥补的,但他并没有完全失败．其实,93 号元素也确实是产生了,只是费米无法证实而已．1939年,美国物理学家麦克米伦和艾贝尔森在用中子轰击铀原子后,分离出了93 号元素．这一元素被命名为镎,镎还会进行β衰变,形成94 号元素钚。

给费米实验造成困难的原因是,铀元素有三种同位素,即铀234,235 和238,铀238 被中子轰击后就变成93 号元素,而费米万没料到铀235 竟会发生闻所未闻的核裂变!