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  哈恩1904年從鐳鹽中分離出一種新的放射性物質射釷(Th)。以後又發現射錒(Th)、新釷1(Ra)、新釷2(Ac)、鈾Z(Pa)、原錒(Pa)和一些被稱為放射性澱質的核素,為闡明天然放射系各核素間的關係起了重要作用。放射化學中常用的反衝分離法和研究固態物質結構的射氣法都是哈恩提出的。他還在同晶共沉澱方面提出了哈恩定律。1917年發現放射性元素鏷。1921年發現了天然放射性元素的同質異能現象。  哈恩一生中最大的貢獻是1938年和弗裡茨·施特拉斯曼一起發現核裂變現象,揭示了利用核能的可能性。鈾經中子照射後產生了一些β-放射性核素,開始不少科學家認為是超鈾元素。哈恩和斯特拉斯曼在仔細鑑定核反應產物後,肯定其中之一是放射性鋇,當時在瑞典的莉澤·邁特納和奧托·羅伯特·弗裡施認為這是鈾核被中子擊中後分裂成的質量相近的碎片。哈恩因為發現了核裂變現象獲得1944年度諾貝爾化學獎(1945年頒發)。他的主要著作有《應用放射化學》和《新原子》等。

  從1948年到1960年,哈恩是新建立的促進科學進步的馬克斯·普朗克學會的建立主席。在緊接著二戰之後,因為落在廣島和長崎原子彈的事件,哈恩的反應是強烈反對原子能的軍事用途。

  月球上的哈恩坑以他與弗里德里希二世·格拉夫·馮·哈恩共同命名,以示對他們的尊榮。
奧托·哈恩(,1879年-3月8日-1968年-7月28日),生於法蘭克福逝于格丁根,德國放射化學家和物理學家,曾獲1944年度諾貝爾化學獎(1945年頒發)。