Fu Enrico Fermi, che nel 1934 lavorava all'Università di Roma, ad ipotizzare per primo la possibilità di sintetizzare nuovi elementi bombardando nuclei di elementi pesanti con fasci di neutroni. Un neutrone può essere inglobato nel nucleo che può risultare stabile oppure radioattivo. In questo secondo caso il neutrone decade e dà origine (tramite il decadimento beta) ad un protone, un elettrone e un antineutrino (una particella neutra e quasi priva di massa).
Aumentando il numero dei protoni si formeranno nuovi elementi che occuperanno nuove posizioni nella Tavola periodica.
Il numero atomico di un elemento è il totale dei protoni del nucleo: esso definisce l'elemento e la sua posizione nel sistema periodico.
Nel 1936Emilio G. Segrè, che lavorava presso il ciclotrone di Berkeley, in California, irradiò il molibdeno (con numero atomico 42) con deuteroni scoprendo il primo elemento artificiale, il tecnezio (di numero atomico 43).
Nel 1940Edwin M. Mc Millan e Philip H. Abelson, dell'Università della California a Berkeley, sintetizzarono l'elemento 93, un numero atomico maggiore rispetto all'uranio, l'elemento più pesante conosciuto all'epoca.
Chiamarono il nuovo elemento "nettunio", dato che Nettuno è il pianeta dopo Urano.
Tra gli anni quaranta e cinquanta, le ricerche nei laboratori americani, dove si
utilizzava il procedimento proposto da Fermi, permisero di scoprire nuovi elementi:
plutonio (numero atomico 94), americio (95), curio (96), berkelio (97),
californio (98), einstenio (99) e fermio (100).
