在1941年1月，美國物理學家路易斯·特納發表了一篇題目為《來自鈾-238的原子能》論文。文章認為，大部分鈾-238的裂變能量即使不能直接利用，也可能間接利用。因為用中子轟擊鈾，存在把部分鈾轉變為鈾後元素的可能性。當鈾-238的一個原子俘獲一粒中子後，就成為同位素鈾-239。這種物質也可能裂變，但無論鈾-239是否裂變，它在能量上都是不穩定的，很可能由於放射出β粒子而衰變為幾種比鈾重的新元素，這些新元素中的一種或幾種可能由於慢中子產生裂變，這就使鈾-238間接地得到利用。
在元素周期表中，鈾後麵第一個元素應是第93號元素，特納認為第93號元素可能衰變成第94號元素。第94號元素在吸收一個中子時，比輕一點的鈾同位素更可能產生裂變，因此推測它具有更大的裂變截麵。自從費米尋找鈾後元素失敗後，許多核物理學家都致力於探索鈾後元素的研究中來。1939年當哈恩發現裂變的消息傳到美國後，伯麥克米倫利用勞倫斯的回旋加速器，來探索在裂變發生的同時到底有沒有鈾後元素產生。經過幾個月的努力，他發現在鈾核反應中，有一種半衰期為23分鍾的產物可能是鈾-239，另外有一種半衰期為2.3天的物質可能是第93號元素。
1940年，麥克米倫在實驗物理學家的幫助下證實，隨著半衰期為23分鍾的鈾-239的放射性活動的衰減，半衰期為2.3天的物質的放射性活動逐漸增強。這種半衰期為2.3天的元素就是第93號元素，他將它命名為鎿。接著，麥克米倫發現鎿不穩定，放射出β粒子而衰變，其產物可能是第94號元素。他猜測第94號元素也像鈾-236一樣，天然地放射α粒子。在1940年秋天，他終於證實了有一種放射α粒子的物質不是鏷、鈾或鎿的同位素，它很可能是第94號元素。他準備進行科學分離。就在這關鍵的時候，美國國防研究委員會在麻省理工學院建立了一個大實驗室。讚助人想請美國最負盛名的實驗物理學家勞倫斯（1939年諾貝爾物理獎獲得者）去當實驗室主任。但勞倫斯不想離開伯克利，於是他說服手下最能幹的麥克米倫去麻省理工學院。麥克米倫走後，他的同事西博格以麥克米倫合作者的身份進行第94號元素的分離工作。西博格決定采取兩個途徑：一是致力於研究已發現的一種強烈的α粒子放射物，希望能證實它就是在化學性能上與任何已知其他元素不同的第94號元素的一種同位素。與此同時，他們還準備大量生產出鎿-239，研究它的衰變產物是否為第94號元素，並試圖測定這種物質的裂變可能性。1941年1月9日，西博格把10克六水硝酸雙氧鈾放在152厘米的回旋加速器中進行6小時的轟擊。第二天早晨，他們又對另外5克轟擊了1小時。到了下午，他們通過電離室的測定知道，他們可以通過回旋加速器的轟擊得到第94號元素。他們計算出每一公斤的六水硝酸雙氧鈾經過適當的輻照，可以由鎿經過一段時間的β衰變得出0.6微克（約百萬分之一克）的第94號元素。1941年1月20日，西博格找到了鎿-238放射出β粒子後的產物。要確切地證明它就是第94號元素，還要進行化學分離。2月23日下午，西博格的助手沃爾發現，他可以用釷為載體把這種α粒子放射物從酸溶液中沉澱出來，不過他卻不能把它與釷分離開。他向伯克利的一位化學教授請教，這位教授建議采用一種更強的氧化劑。當天晚上，沃爾試驗用新的氧化劑分步沉澱，獲得成功。釷從溶液中沉澱出來，而那種α粒子放射物則有足夠的數量留在溶液中。實驗至此，他們已將α粒子放射物與任何已知的元素分離開。因此可以斷言，這種α粒子放射性是來自第94號元素。接下來，西博格又使用回旋加速器轟擊1公斤六水硝酸雙氧鈾，結果得到微量的鎿-239。對它進行濃縮後，放在一個小碟中，讓它完全衰變成第94號元素。西博格將這種新元素稱為“鈈”。接著，西博格又通過實驗證實鈈-239可由慢中子產生裂變。
科學的進步往往需要有獻身精神的人。西博格通過長期的實驗，終於提煉出200毫克鈈的樣品，可是由於上呼吸道感染與過度疲勞綜合症使他的高燒不退。無奈，他隻好脫離工作崗位，去療養一段時間。
1951年，西博格和麥克米倫發現了鎿和鈈，共同榮獲諾貝爾化學獎。一分耕耘一分收獲，他們開辟了超鈾元素化學新領域，為化學的發展做出了突出貢獻。鈈的發現，也為原子彈的研製開辟了另一條途徑。
第二次世界大戰期間，西拉德等人為防止德國人搶先造出原子彈，動員著名科學家愛因斯坦上書美國總統羅斯福批準進行原子彈的研製，開始美國政府並不予以重視。直到1941年12月6日，日本偷襲珍珠港的前一天，才批準了美國科學研究發展局全力進行美國研製原子彈的步伐。於1942年8月美國製訂了研製原子彈的“曼哈頓計劃”。