原子核の安定性は陽子と中性子のバランスで決まりますが、ハーンはウランなどの重い元素に中性子を当てると核が二つのほぼ同じ大きさの断片に割れることを実験で示しました。この過程で放出される中性子がさらに別の原子核を割ることで、指数関数的に反応が増える「連鎖反応」が起こります。連鎖反応が制御されれば発電、制御されなければ爆発的なエネルギーという形で現れます。ハーンの実験は、当時は放射能研究の延長として行われましたが、第二次世界大戦中に軍事応用が急速に進みました。放射線医療や放射性同位体の生成にもこの技術が応用され、医学や農業でも大きな恩恵を与えています。一方で、放射性廃棄物や安全性の問題は現代社会に課題を残しています。そのため、科学技術と倫理の関係を学ぶ題材としても重要です。

1938年末、ハーンとストラスマンはベルリンで行った実験で、二酸化ウランに中性子を照射した際に中程度の質量数をもつバリウム同位体が生成することを化学分析で確認しました。この観測は「原子核が二つに分裂した」という当時の常識外の解釈を必要とし、ハーンはライゼ・マイトナーとオットー・フリッシュに相談しました。マイトナーとフリッシュはボーアの液滴模型を用いて核分裂という概念を理論的に説明し、放出エネルギーを約200MeVと見積もりました。その後、フェルミやベーテらが連鎖反応の臨界条件を理論化し、パイルス・メモやマンハッタン計画へと発展しました。化学者としてのハーンは、現象の存在を精密な放射化学的手法で実証した点で大きな功績があります。彼の分析技術は娘核同定、熱イオン化質量分析、分配比データなど後の核化学の基礎を築きました。今日の原子力発電では、核分裂で発生した熱を一次冷却系で取り出し、蒸気タービンを回転させます。高速炉や小型モジュール炉などの次世代炉は、中性子経済と燃料サイクルの最適化にハーンの知見を引き継いでいます。さらに、核分裂片の核データは宇宙線生成元素や地球化学的年代測定にも応用されています。核分裂の科学は基礎物理からエネルギー工学、環境科学まで多様な分野を結ぶインターフェースとなっています。

ハーンとストラスマンによる1938年の実験では、U(n,f)反応後のβ−崩壊系列をCs–Ba領域で定量し、Ba139,140の生成収率から質量分布の非対称性が示唆されました。彼らは塩化バリウム沈殿法とX線スペクトロメトリーを用い、10の−11乗グラムの感度で同位体同定に成功しています。Meitner–Frischの液滴模型はクーロン斥力と表面エネルギーの競合を解析し、分裂障壁とQ値を算出しました。続くBohr–Wheeler理論はトンネル効果による断面積の式を導き、マルチモーダル分裂概念の基盤となりました。現在のENDF/BやJENDLなどの核データライブラリには、分裂片収率Y(A,Z,E)と遅発中性子スペクトルが実装され、炉物理コードで利用されています。ハーンの放射化学定量は、抽出係数データとともに核燃料後処理プロセス設計で参照され続けています。THORPやPUREXプロセスのステージ最適化では、ハーンが測定したアクチニドとイットリウムの分配係数が初期値として採用されました。核鑑識分野でも即発線量特性などの分裂パラメータが、初期ハーン・データを基準として校正されています。