Direktoren und wissenschaftliche Mitglieder von 1949 bis 1953
Fritz Straßmann (1902-1980) war ab 1949 Direktor der radiochemischen (ehemals Hahn'schen) Abteilung. Er führte die in Berlin begonnenen und in Tailfingen fortgesetzten Arbeiten von 1949 an am MPI in Mainz weiter. In den seit 1947 neu entstandenen Arbeitsräumen wurden radiochemische Untersuchungen durchgeführt und Fragen der Kernphysik und des Aufbaus der Atomkerne bearbeitet. Es wurde (unter anderem) auch bereits biologische und medizinische Forschung mit Hilfe radioaktiver Indikatoren betrieben. Mit der Aufstellung zweier Hochspannungsanlagen (Kaskadengenerator mit 1,4 Megavolt, Van-De-Graaff-Generator mit 3 Megavolt) war man dann zu Beginn der 50er Jahre in der Lage, radioaktive Präparate für eine Vielzahl von Forschungszwecken herzustellen. 1953 beendete Fritz Straßmann seine aktive Arbeit am Institut und widmete sich ausschließlich seinen Aufgaben an der Johannes Gutenberg-Universität, an die er ebenfalls 1946 als erster Ordinarius für Chemie berufen worden war.
Josef Mattauch (1895-1976), der bereits seit 1941 als Nachfolger von Lise Meitner die physikalische Abteilung des Kaiser-Wilhelm-Instituts für Chemie leitete, wurde 1947 (als Nachfolger von Otto Hahn) Direktor am Institut. Nach Auslandsaufenthalten in der Schweiz und U.S.A. konnten er und seine Mitarbeiter im Jahre 1952 (mit Hilfe der Massenspektrographie) bereits in Berlin begonnene Präzisionsbestimmungen von Isotopenmassen fortsetzen. Messungen von Isotopenhäufigkeiten bei verschiedenen Elementen wurden durchgeführt, und die Kernmassen vom Neutron und Proton bis hin zum Chlor wurden exakt bestimmt. Empfindliche Massenspektrometer wurden später eingesetzt, um geringste Mengen von Edelgasen in Meteoriten zu bestimmen. 1965 ging Josef Mattauch in den Ruhestand.
Friedrich A. Paneth (1887-1958) übernahm 1953 als Nachfolger Straßmanns die radiochemische Abteilung. Er brachte aber außerdem eine neue Forschungsrichtung, die Kosmochemie, ans Institut. Es wurden in seiner Abteilung Spaltprodukte des Eisens und anderer Elemente, die durch die energiereiche kosmische Strahlung in Meteoriten entstanden waren, untersucht. Altersbestimmungen mit Hilfe der Helium-Methode wurden durchgeführt und kleinste Mengen der Edelgase Helium und Neon in Eisenmeteoriten und metallischem (auf der Erde entstandenem) Eisen gemessen. Friedrich Paneth starb 1958, nur fünf Jahre nach Amtsantritt.