Champignons atomiques ou énergie illimitée, utopie ou destruction : la fission nucléaire porte en elle toutes ces promesses à la fois. En physique et en chimie, la fission nucléaire est la division, naturelle ou non, du noyau d'un atome en noyaux plus légers, émettant des neutrons et des photons et générant ainsi de l'énergie. Si les neutrons et photons libérés entrent en contact avec d'autres noyaux, ceux-ci peuvent à leur tour se diviser, provoquant une réaction en chaîne qui libère une énorme quantité d'énergie.

S'appuyant sur les travaux de génies comme Marie Curie, Ernest Rutherford, Niels Bohr, Enrico Fermi et Edward Teller, les États-Unis lancèrent le projet Manhattan, officiellement approuvé par Roosevelt en 1942. Sous la houlette du physicien Robert Oppenheimer, celui-ci visait à créer une réaction atomique durable avec de l'uranium ou du plutonium ; ainsi naquit la première bombe atomique, testée avec succès dans le désert du Nouveau-Mexique en juillet 1945. Le mois suivant, les États-Unis lancèrent sur des villes japonaises deux bombes, qui laissèrent derrière elles entre 129 000 et 246 000 morts. Une fois l'URSS dotée de son propre modèle, réalisé en partie grâce à l'apport de ses espions, la course aux armements nucléaires commença.

Pourtant, la fission nucléaire offrait également l'espoir d'une énergie peu chère et aussi propre que possible. En 1948, à Oak Ridge, dans le Tennessee, de l'électricité fut produite pour la première fois par réaction nucléaire, du moins suffisamment pour allumer une ampoule. Une deuxième expérience de plus grande ampleur lancée à Arco dans l'Idaho en 1951 confirma la faisabilité d'une centrale nucléaire. La première centrale à alimenter un réseau électrique grâce à l'énergie nucléaire fut mise en fonctionnement à Obninsk, en URSS, talonnée de près par la centrale nucléaire de Calder Hall, première véritable centrale au monde. Mis à part quelques accidents de fusion occasionnels, comme à Three Mile Island en 1979, Tchernobyl en 1986 et Fukuchima en 2011, l'énergie nucléaire pourrait s'imposer comme le sauveur de la civilisation.