1933年费米提出了β衰变（一种放射）学说，对当今物理学中的两个重要课题──中微子和弱相互作用首次作了定量分析。

这类研究外行人不会真正懂得，费米成了世界上主要的物理学家之一。

但是费米取得他最重大的成就的时机尚未到来。

1932年英国物理学家詹姆斯&iddot;查德威克发现了一种新的亚原子粒子──中子。

从1954年起，费米就开始用中子轰击大多数已知的化学元素。

他的实验表明许多种原子能够吸收中子，这样在原子核变化中产生的原子在很多情况下具有放射性。

人们可能会猜想，如果中子的运动速度很快，它就能比较容易穿入原子核。

但是费米的实验证明实际情形与此相反，如果首先让中子穿过石腊或水使之减速，那么就较容易被原子吸收。

费米的这项发现在建造核反应堆中有着非常重要的应用。

在核反应堆中用来使中子减速的物质叫做减速剂。

费米由于对中子吸收做了重要的研究，于1938年获得诺贝尔物理奖。

但是就在这时他却在意大利遇到了麻烦。

一是因为他的妻子是犹太人，意大利法西斯政府颁布出一套粗暴的反对犹太人的法律；二是因为费米强烈反对法西斯主义──墨索里尼独裁统治下的一种危险的态度。

1938年12月他前往斯德哥尔摩接受诺贝尔奖，此后就没有返回意大利，而是去了纽约。

哥伦比亚大学主动为他提供职位，并为自己的师资队伍中增添了一位世界上最伟大的科学家而感到自豪和骄傲。

1944年费米加入美国籍。

在1939年初，据李泽&iddot;梅特纳、奥特&iddot;哈尔姆和弗里茨&iddot;斯特拉斯曼报导，中子被吸收后有时会引起铀原子裂变。

这项报导发表后，和其他几位主要的物理学家一样，费米立即认识到一个裂变的铀原子可以释放出足够的中子来引起一项链式反应，而且还和另外几位物理学家一样，费米马上就预见到这样的链式反应可用于军事目的潜在性。

1939年3月，费米与美国海军界接触，希望引起他们对发展原子武器的兴趣。

但是直到几个月后阿尔伯特&iddot;爱因斯坦就此课题给罗斯福总统写了一封信以后，美国政府才对原子能给予重视。

美国政府一有了兴趣，建立一个模式原子反应堆就成了科学家的首要任务，以探明自保持的链式反应是否确实可行。

由于恩利克&iddot;费米是世界上主要的中子权威，且集理论与实验天才于一身，所以被选为世界第一台核反应堆攻关小组组长。

他最初在哥伦比亚大学工作，随后又到芝加哥大学工作。

1942年12月2日，在芝加哥，费米指导下设计和制造出来的核反应堆首次运转成功。

这是原子时代的真正开端，因为这是人类第一次成功地进行了一次核链式反应。

试验成功的消息以意味深长的预言形式一下子就传到了东方：意大利航海家进入了新世界。