Nel gennaio del 1934 i coniugi francesi Frédéric Joliot (1900-1958) e Irène Curie (1897-1956) fecero una scoperta rivoluzionaria: bombardando alcuni elementi leggeri della tavola periodica, come il boro e l’alluminio, con particelle alpha (cioè nuclei di elio, composti da due protoni e due neutroni), compresero che si potevano creare nuovi elementi radioattivi. Era stata appena scoperta la radioattività artificiale.

Quando seppi della scoperta, ebbi l’idea di utilizzare i neutroni invece delle particelle alfa per indurre radioattività, ossia rendere i nuclei instabili e provocare il decadimento. Il perché è presto detto: essendo elettricamente neutri, i neutroni non risentono della repulsione esercitata dal nucleo atomico, a differenza delle particelle alpha che essendo cariche positivamente vengono respinte. Per questo motivo, i neutroni possono raggiungere con maggiore facilità il nucleo che li può assorbire dando luogo a nuovi isotopi o elementi.

Ottenni le sorgenti di neutroni necessarie all’esperimento  grazie a Giulio Cesare Trabacchi, che dirigeva il  laboratorio di Fisica dell’istituto di sanità pubblica di Roma con sede nella Palazzina. Le sorgenti erano delle ampolle di vetro sigillate, al cui interno era contenuta una piccola quantità di Radon, un gas fortemente radioattivo che fungeva da sorgente di particelle alfa, e della polvere di Berillio. Mi fabbricai anche un contatore Geiger molto semplice.

Ottenni un primo successo bombardando un nucleo di alluminio. I conteggi rivelarono che l’irraggiamento aveva creato una nuova sostanza radioattiva. Provai la stessa cosa sul Fluoro e fu un successo.  A quel punto era necessario provare con tutti gli elementi della tavola periodica.
Per questi esperimenti due nuovi compagni si aggiunsero al nostro gruppo di lavoro: Oscar D’Agostino, soprannominato “il chimico di Via Panisperna” e  nell’estate del 1934 Bruno Pontecorvo, “il Cucciolo”.
Nel giro di pochi mesi arrivammo a bombardare l’elemento più pesante allora conosciuto, l’uranio.
Qui successe qualcosa di molto interessante.
Analizzando i risultati del bombardamento sull’Uranio, pensai di aver provocato la creazione di due nuovi elementi transuranici, ossia con un numero di protoni maggiore di quello dell’Uranio: l’Ausonio e l’Esperio.
Questa interpretazione andò avanti per molti anni, tanto che parlai dell’Esperio e del’Ausonio anche nella mia Nobel Lecture.
In realtà fin dal maggio del 1934 avevamo prodotto la fissione del nucleo, ma non ce ne eravamo accorti.

Nell’ottobre del 1934 facemmo però un’altra scoperta fondamentale. Ci accorgemmo infatti che l’intensità di attivazione di alcune sostanze dipendeva dall’ambiente circostante, tanto da compromettere la riproducibilità degli esperimenti. Fu Bruno Pontecorvo ad accorgersi che alcuni tavoli di legno avevano proprietà miracolose. Il campione di argento irradiato per un tempo determinato su un tavolo di legno mostrava un’attività indotta molto più intensa di quella che si riscontra procedendo all’irradiazione dello stesso campione, da parte della stessa sorgente di neutroni, e per lo stesso tempo, ma su un tavolo di marmo.

Decisi allora di fare un esperimento piuttosto semplice. Mettemmo una lastra di paraffina, elemento ricco di idrogeno così come il legno, tra la sorgente e la lastra di argento e confrontammo l’intensità di attivazione con quella ottenuta senza la lastra. Scoprimmo che la paraffina  produceva un grande incremento dell’intensità di attivazione. Con successivi esperimenti nell’acqua della fontana dei pesci rossi, scoprii che la stessa cosa avveniva qualndo l’elemto era circondato da acqua.
La presenza della paraffina o dell’acqua produce un rallentamento dei neutroni in seguito all’urto elastico con i nuclei di idrogeno presenti, che portano via parte dell’energia. I neutroni lenti sono  molto efficaci nel produrre le reazioni e vengono assorbiti più facilmente nei nuclei di elementi pesanti.