周天雷知道美国所搞的‘曼哈顿计划是在1942年初开始的。而德国这边一样有 自己的原子弹研究计划（1941年12月6日，美国正式制定了代号为‘曼哈顿的绝密计划。 罗斯福总统赋予这一计划以‘高于一切行动的特别优先权。
‘曼哈顿计划规模大得惊人。由于当时还不知道分裂铀235的3种方法哪种最好，只得用3种方法同时进行裂变工作。这项复杂的工程成了美国科学的熔炉，在 ‘曼哈顿工程管理区内，汇集了以奥本海默为首的一大批来自世界各国的科学家。科学家人数之多简直难以想象，在某些部门，带博士头衔的人甚至比一般工作人员还要多，而且其中不乏诺贝尔奖得主。‘曼哈顿工程在顶峰时期曾经起用了539万人，总耗资高达25亿美元。这是在此之前任何一次武器实验都无法比拟的。于1945年7月16日成功地进行了世界上第一次核爆炸，并按计划制造出两颗实用的原子弹。最后投放到日本的广岛和长崎。）
他立即写出了一份建议书，建议德国立即加大对原子弹的投入，争取在年底或明年初能有一个用于试验的核装置并最后能制造出几枚可以用于实战的原子弹。
周天雷在报告里认为原子弹这个东西的研制不能因为目前的战争局势紧张就采取一种急功近利的方略。因为它是一个最后德国能否在最后和盟国在谈判桌上讨价还价的关键法宝。德国决不能在盟国后面掌握它，不然德国最终将面临悲剧下场。
在写这个报告前周天雷特地见过负责这个计划的海森堡，参与研究德国的原子弹计划的还有劳厄(1914年诺贝尔物理奖获得者)、波特、盖革(盖革计数器的发明者，他进行了a散射实验)、魏扎克、巴格、迪布纳、格拉赫、沃兹等人。
虽然在德国纳粹上台的第一年，就有大约2600名学者离开了德国，四分之一的物理学家从德国的大学辞职而去，到战争前夕已经有40的大学教授失去了德国大学的职位。整个轴心国共流失了多达27名诺贝尔获奖者，其中包括爱因斯坦、薛定谔、费米、波恩、泡利、德拜这样杰出的人物，这个数字还不算间接损失的如玻尔之类。但德国凭其惊人的实力仍然开始了原子弹的研究，并走在世界此领域前列。
被周天雷找来的德国原子弹研究机构负责人海森堡说：“天然铀矿石里由于存在两种铀的同位素，一种是可以分裂进行链式反应的铀235，另一种是不会分裂进行链式反应的铀238。”
海森堡继续向周天雷解释原子的构成：“原子核是由质子和中子组成的，中子和质子质量大致相同，但是质子携带正电荷，而中子不带电荷。元素的基本属性是由它所含的质子数确定的。也就是说，铀的原子核中只能有92个质子，但是中子的数量可以有所不同，从而产生出不同的同位素。铀235名称中的235是中子数和质子数的总和。也就是说，自然界中常见的铀238的原子核中有92个质子和146个中子，铀235的原子核中有92个质子和143个中子。”
他抬起头看了一眼周天雷，见对方的脸上没有露出不耐烦的神色，反而是很有兴趣的在听他的说话。因此放大胆子说道：“由于铀238比铀235多3个中子，但他们的质子数都是92，所以原子核外的电子结构是相同的，化学性质相同，在工业上的分离方式是不可能用化学方式分离，只能根据它们的重量差异用物理方式分离。在天然铀矿石中分离出足够的铀235需要大量的资源和人力物力，这项工作在战争期间是难以完成的。但是我们也意识到了另一种可能的方法，那就是说，虽然铀238本身不能分裂，但它吸收中子后会衰变成另一种元素钚。而这种元素和铀235一样，是可以形成链式反应的。不过无论如何，前提是要有一个原子反应堆，制造原子的反应堆需要中子减速剂。一种很好的减速剂是重水。”
“我们目前唯一的重水来源是在挪威的一个名叫努尔斯克的重水生产工厂，在德国进攻挪威前，法国军备部长在居里夫人的女婿约里奥的建议下一口气买走了该工厂所生产库存起来的约185千克的重水。但是在工厂重新开产后遭到了英国的骚扰，以至于工厂不能集中精力生产重水。”
周天雷说：“我仔细看了你提交的研究报告，我认为你们研究出来的东西似乎是一种爆炸威力不大，但是它的辐射威力比较大的东西。这个东西不符合德国的需要，我们需要一种可以产生相当于上万吨tnt当量的原子弹。这种炸弹才是符合德国的需要的。”
他说着拿出了一张白纸，在上面画了一张草图，说道：“原子弹的爆炸是当一个中子轰击容易分裂的铀235原子核时，会使它裂成两半，同时放出更多的中子去进一步轰击别的铀235原子核。这样就引起一连串的连锁反应，在每次分裂时都放出大量能量，这个应该就是你们所说的‘链式反应吧。如果你们把一
非常规武器[1/2页]