在大本營，令格羅夫斯難忘的不是讓人炫目的閃光（他們都帶著焊工的眼鏡），而是在寒冷的沙漠清晨臉上所感受到的灼熱。這就像打開一個熊熊燃燒的火爐，太陽從裏麵像日出那樣冒出來。
1945年8月6日淩晨2時45分，三架美國B-29大型轟炸機從太平洋上的提尼安島起飛，向距離3200公裏的日本本土飛去。其中一架飛機裏運載著一名“貴客”。“貴客”全身烏黑，狀如鯨魚，打扮漂亮，身高3.05米，身徑粗0.7米，是個超重量的家夥，足有4噸多重。這就是以後聞名世界的第一顆原子彈。它是由核裝料鈾-235組成。這是“貴客”第一次乘機旅行。
運載“貴客”的飛機上，機組人員穿上了防彈衣，投彈手眼睛貼在瞄準器上，9時15分，瞄準點進入瞄準器十字線的中心。彈艙門自動打開了，細長的“炸彈”一頭紮了下去。“小男孩”的下投，使飛機重量減輕了4噸多，機身猛然上跳。駕駛員操縱飛機做150°的急轉彎，立即加速地脫離爆炸區，機組人員全部戴上了護目鏡。與此同時，另一架飛機裏飛出了三個降落傘，傘下麵是一些試測儀器。
廣島的天空和地麵非常平靜，看見那三個降落傘的人們以為是敵機中彈，飛行員跳傘逃生，大部分日本人在這時仍然十分自信。可是，天空中突然發出一道閃光，看見它的人無法說出它是什麼顏色。就在這一刹那，廣島幾乎全部時鍾都停止了，指針指在9時15分上。原子彈在離地麵600米的高空爆炸，形成一個巨大的火球，火球發出的熱變，使爆心附近千米範圍內瞬時騰起濃煙大火。
廣島上空的大氣被強大的衝擊波攪動著，急速上升的原子雲柱帶上水蒸汽在高空又凝結成雨點，夾雜著放射性汙染了的塵埃一塊塊落下來，曾是幾十萬人的熙熙攘攘、充滿生命的城市，眼下卻是滿目瘡痍、一片廢墟。這就是“貴賓”原子彈帶來的災難，人員死傷20多萬，廣島市區中心被夷為平地，近6萬所房屋被破壞，12平方公裏的土地被波及。
核轟炸廣島之後不久，1945年8月9日，另一枚名叫“胖子”的原子彈落在了日本長崎，重演了廣島的災難。
在廣島和長崎投射原子彈的爆炸，震驚了全世界，從此原子彈作為大規模毀滅性武器，成了懸在人類頭上的“達摩克利斯之劍”。而與此同時，一場全球性的核軍備競賽也悄悄開始了。核威脅的陰影逐漸籠罩全球。
西拉德早在1934年就思考過研製原子彈。後來他的想法更加具體了：裂變時會釋放出兩三個中子，這幾個中子會擊中新的鈾核，使之再產生裂變，如此循環往複。於是，鏈式反應發生了。但是，由於原子內部的空隙非常大，原子核好比是萬人體育館裏的一個乒乓球，很可能還沒有擊中原子核，就已經通過那廣闊的空隙飛到鈾塊外麵去了。如果每一代裂變產生出來的中子從空隙中跑掉得太多，那麼，擊中新核引起裂變產生出來的中子數目就會比上一代減少。果真如此，鏈式反應就不會持續下去。但是，如果鈾塊（或鈾球）的體積足夠大，那麼，在裂變中產生的中子即使擊不中近處的鈾核，也會擊中遠處的鈾核。這樣，鏈式反應將會不斷地持續下去。
假如鏈式反應持續下去，鈾塊的體積必須要有一個最小限度。核科學家把這個最小限度的體積稱作“臨界體積”，鈾在臨界體積時所具有的質量，則被叫做“臨界質量”。他明確提出：“如果厚度大於臨界值，我就可以製造出一次爆炸。”西拉德想的太超前了，許多人認為他是異想天開，有些人沒有想這麼遙遠。不過，哈恩發現的核裂變已為人們敲響了警鍾。
西拉德、費米都認為鏈式反應是可能的，並認真研究了能量的變化。他們認為，1公斤鈾核裂變所生成的能量，同燃燒230萬升汽油的能量相當，並且可以在約1%秒內完成。在如此短的時間內釋放出如此巨大的能量，必然會產生攝氏幾百萬度的高溫和幾十萬個大氣壓的壓力，換言之，就會產生一次巨大的爆炸和一次致命的輻射，造成一種空前的大規模毀滅。這個爆炸性的消息一傳開，立即引起科學家們的極大的關注。
科學家的研究證實，鈾核裂變時能放出中子和巨大的能量是人們所知道的。但人們更關心的是每次裂變究竟能放出多少中子，因為這關係到究竟能否實現鏈式反應。經過許多科學家的努力，確定了每個鈾-235核發生裂變，平均約放出2.5個中子。在天然鈾中主要含有鈾-235（占0.72%）和鈾-238（占99.27%）兩種同位素，人類實際上是利用鈾-235來造成鏈式核裂反應。然而，不幸的是，後來原子彈等核武器的研製成功給全人類蒙上了一層陰影，整個地球都麵臨著遭受核武器毀滅性打擊的巨大威脅。