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마이트너는 여분의 중성자가 매우 큰 양의 에너지를 생성하는 연쇄 반응을 일으킬 수 있다는 사실을 알게 되었다. 1939년 초에 많은 나라의 물리학자들이 방출된 중성자의 속도를 늦춰 이런 연쇄 반응을 일으키려고 노력했다. 이들 중에는 연쇄 반응이 가능할 것이라고 믿었던 페르미와 헝가리 출신의 물리학자 스릴라드(Leó Szilárd, 1898~1964)도 있었다.

1939년 8월 스릴라드는 프랭클린 D. 루스벨트 미국 대통령에게 독일이 원자핵 분열이 강력한 폭탄을 개발할 수 있다는 편지를 썼다. 이 편지에 신뢰성을 높이기 위해 스릴라드는 아인슈타인을 설득해 편지에 서명하도록 한 후 루스벨트 대통령에게 전달했다. 루스벨트 대통령은 정부가 핵분열 연구를 지원하도록 결정하고 우라늄 위원회(Uranium Committee)를 만들도록 했다. 그 후 3년 동안 여러 가지 중요한 연구가 있었지만, 가장 큰 발전은 핵폭탄에 사용되는 동위 원소 우라늄-235를 영국에서 발견한 것이었다. 이 발견은 미국에 통보되었지만 영국의 연구 팀이 직접 우라늄 위원회를 방문하여 설득하기 전까지는 계속해서 무시되었다. 그 후 미국은 거대한 규모의 프로젝트를 추진할 새로운 기구를 설립했다.

과학자들이 원자핵 분열에 성공하고 오래되지 않아 나치는 이 에너지를 폭탄에 이용할 수 있는 방법을 찾아내기 위한 연구를 시작했다. 아인슈타인과 스릴라드는 미국의 프랭클린 D. 루스벨트 대통령에게 독일보다 먼저 원자 폭탄을 만드는 프로젝트를 시작할 것을 제안했다.

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