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欧内斯特·卢瑟福成功地解释了原子及其结构的各种复杂关系，深化了对元素蜕变以及放射化学的研究，从而开创了原子物理学这一科学新领域，被公认为是继法拉第之后最伟大的实验物理学家。
“这是我挖的
最后一个土豆了”
外表粗犷、性情豪放、留着一把海象似胡须的卢瑟福，怎么看都不像是一个做学问的人。在他功成名就之后，他的一位得过诺贝尔奖的学生詹姆斯·查德威克对他有过这样一番描述：“卢瑟福看起来更像是一个成功的商人，或是大农场主，而不像是学者……”。而他本人年少时曾希望长大以后当一个农民。
1895年夏初的一天，当卢瑟福做乡村教师的母亲带给他一个行将改变自己命运的喜讯时，他正在他父亲经营的农场里干活。据说他听罢马上甩掉手中的铁锹，以他特有的大嗓门嚷道：“这是我挖的最后一个土豆了”。
事发偶然，甚至有点儿戏剧性，却又有着某种必然。
作为英国移民的后代，出身于新西兰的卢瑟福一贯成绩优异，并表现出超常的实验动手能力。课余时间，他喜欢摆弄钟表、拆解东西、制造各种模型。他在坎特伯雷学院拿到了文科硕士学位，同时获颁数学和物理学两个一等荣誉，并因此受到资助鼓励继续攻读，又取得了理学学士学位。
这个时候，英国为英属地青年学者设立的一项奖学金开始了本年度的推选，全新西兰只有一个名额。卢瑟福起初是被主考官认定的两名奖学金候选人之一，但被排在了第二位，他提交的研究论文是关于电磁波研究的最新实验报告。可到了最后关头，先被选中的那个研究黄金处理的候选人突然决定结婚，留在新西兰，好运便顺利成章地降临在卢瑟福身上。
这是卢瑟福人生事业的一个重要转折。也就在这一年的岁尾，物理学领域出现了一个石破天惊的意外。
亚原子粒子世界的
大门被打开
1895年11月8日，德国物理学家威廉·伦琴在研究阴极射线时，无意中发现了一种能够穿透玻璃、木头乃至人体等许多不同类型物质的神奇放射物，他将其命名为X射线（后被证实是波长比可见光短的电磁辐射的一种形式），从而引发了科学界探究这一新现象本质的热潮。
几个月后，法国物理学家亨利·贝克勒尔在进一步研究X射线时十分偶然地发现，铀盐（含铀矿物）也会发出某种穿透性很强的未知射线。这种自发放射出的“铀射线”和X射线一样，能把周围的空气变为导电体，使验电器放电。
“铀射线”也引起了法国物理学家居里夫妇的极大兴趣，他们把这种放射现象称为“放射性”，同时在思考：铀化合物不断地以辐射形式发出的能量来自哪里？这种辐射的性质究竟是什么？
24岁的卢瑟福就在这节骨眼上进入剑桥大学卡文迪什实验室，在实验室主任、著名物理学家约瑟夫·约翰·汤姆孙手下做研究。时年39岁的汤姆孙是电磁学领域的一流专家，而且善于识人、用人、带团队，他很快便看出卢瑟福非同寻常、可堪大用，遂建议其研究X射线对气体放电的影响。不久，卢瑟福发现X射线会电离气体分子。汤姆孙就此提出了电离理论，说明在X射线作用下气体会生成等量的正电离子和负电离子（后来这成为检验X射线存在的方法）。
汤姆孙同时还在研究阴极射线。1897年，他用实验证明阴极射线实际上是一种带负电的微粒，其质量仅仅是氢原子质量的一个很小的分数值（后来确知此值约为1/1836），而其电荷却与氢离子的带电量相同。电子，就这样被发现了（汤姆孙因此获得了1906年的诺贝尔物理学奖），亚原子粒子世界的大门随之被打开。
原子内部发生了什么？
这一时期，卢瑟福对放射性的研究也取得了重要进展。当居里夫人找到化学方法分离铀的时候，他另辟蹊径发明了物理技巧去标定与放射性有关的辐射。他既分析包含有多种成分的辐射，也分析放射性物质自身的变化。
在实验中，卢瑟福用多层铝箔包裹铀，以此检测“铀射线”的穿透力。他发现，铀放射源发出了两种不同的射线。一种不太活跃，穿透力弱，辐射范围小；一种比较活跃，穿透力强，辐射范围大，而且不易被空气吸收。他把前一种射线命名为“α射线”，后一种命名为“β射线”。由于这两种射线都是由高速粒子组成的，所以常常又称它们为“α粒子”和“β粒子”。
卢瑟福进一步研究确认，α射线带正电，实则是一种高速运动的氦离子流，即失去了电子的氦原子流；β射线带负电，实则是一种高速运动的电子流。1900年，法国物理学家保罗·维拉德发现，在镭的辐射中还有一种不受磁场影响（而发生偏转）的成分，其穿透力比β射线更强。卢瑟福通过实验证明这种射线是高能量的电磁波，并命名为“γ射线”。
1901年，在加拿大麦基尔大学担任物理学教授的卢瑟福，与来自英国的化学家弗雷德里克·索迪合作，继续探索放射性物质。他们把铀和钍进行化学处理并研究它们的辐射过程，证实铀和钍在整个辐射过程中依次转变成了一系列的中间元素，直到变成一种稳定形式（即没有放射性的另一种元素）。进而，他们在1902年提出了原子嬗变假说，认为放射性物质由一些不稳定的原子组成，每单位时间都有确定的一部分原子通过发射（α 、β、γ）射线而衰变成不同性质的另一种新原子。
而且，每种放射性物质都有特定的半衰期（样品中半数原子发生衰变所需的时间）。这意味着，原子并非像原来人们所认为的那样永远不变、不可分割。放射性可以看做是原子内部发生某种基本变化的暗示，或是一种能够使物质变化的手段。
“这是我挖的
最后一个土豆了”
外表粗犷、性情豪放、留着一把海象似胡须的卢瑟福，怎么看都不像是一个做学问的人。在他功成名就之后，他的一位得过诺贝尔奖的学生詹姆斯·查德威克对他有过这样一番描述：“卢瑟福看起来更像是一个成功的商人，或是大农场主，而不像是学者……”。而他本人年少时曾希望长大以后当一个农民。
1895年夏初的一天，当卢瑟福做乡村教师的母亲带给他一个行将改变自己命运的喜讯时，他正在他父亲经营的农场里干活。据说他听罢马上甩掉手中的铁锹，以他特有的大嗓门嚷道：“这是我挖的最后一个土豆了”。
事发偶然，甚至有点儿戏剧性，却又有着某种必然。
作为英国移民的后代，出身于新西兰的卢瑟福一贯成绩优异，并表现出超常的实验动手能力。课余时间，他喜欢摆弄钟表、拆解东西、制造各种模型。他在坎特伯雷学院拿到了文科硕士学位，同时获颁数学和物理学两个一等荣誉，并因此受到资助鼓励继续攻读，又取得了理学学士学位。
这个时候，英国为英属地青年学者设立的一项奖学金开始了本年度的推选，全新西兰只有一个名额。卢瑟福起初是被主考官认定的两名奖学金候选人之一，但被排在了第二位，他提交的研究论文是关于电磁波研究的最新实验报告。可到了最后关头，先被选中的那个研究黄金处理的候选人突然决定结婚，留在新西兰，好运便顺利成章地降临在卢瑟福身上。
这是卢瑟福人生事业的一个重要转折。也就在这一年的岁尾，物理学领域出现了一个石破天惊的意外。
亚原子粒子世界的
大门被打开
1895年11月8日，德国物理学家威廉·伦琴在研究阴极射线时，无意中发现了一种能够穿透玻璃、木头乃至人体等许多不同类型物质的神奇放射物，他将其命名为X射线（后被证实是波长比可见光短的电磁辐射的一种形式），从而引发了科学界探究这一新现象本质的热潮。
几个月后，法国物理学家亨利·贝克勒尔在进一步研究X射线时十分偶然地发现，铀盐（含铀矿物）也会发出某种穿透性很强的未知射线。这种自发放射出的“铀射线”和X射线一样，能把周围的空气变为导电体，使验电器放电。
“铀射线”也引起了法国物理学家居里夫妇的极大兴趣，他们把这种放射现象称为“放射性”，同时在思考：铀化合物不断地以辐射形式发出的能量来自哪里？这种辐射的性质究竟是什么？
24岁的卢瑟福就在这节骨眼上进入剑桥大学卡文迪什实验室，在实验室主任、著名物理学家约瑟夫·约翰·汤姆孙手下做研究。时年39岁的汤姆孙是电磁学领域的一流专家，而且善于识人、用人、带团队，他很快便看出卢瑟福非同寻常、可堪大用，遂建议其研究X射线对气体放电的影响。不久，卢瑟福发现X射线会电离气体分子。汤姆孙就此提出了电离理论，说明在X射线作用下气体会生成等量的正电离子和负电离子（后来这成为检验X射线存在的方法）。
汤姆孙同时还在研究阴极射线。1897年，他用实验证明阴极射线实际上是一种带负电的微粒，其质量仅仅是氢原子质量的一个很小的分数值（后来确知此值约为1/1836），而其电荷却与氢离子的带电量相同。电子，就这样被发现了（汤姆孙因此获得了1906年的诺贝尔物理学奖），亚原子粒子世界的大门随之被打开。
原子内部发生了什么？
这一时期，卢瑟福对放射性的研究也取得了重要进展。当居里夫人找到化学方法分离铀的时候，他另辟蹊径发明了物理技巧去标定与放射性有关的辐射。他既分析包含有多种成分的辐射，也分析放射性物质自身的变化。
在实验中，卢瑟福用多层铝箔包裹铀，以此检测“铀射线”的穿透力。他发现，铀放射源发出了两种不同的射线。一种不太活跃，穿透力弱，辐射范围小；一种比较活跃，穿透力强，辐射范围大，而且不易被空气吸收。他把前一种射线命名为“α射线”，后一种命名为“β射线”。由于这两种射线都是由高速粒子组成的，所以常常又称它们为“α粒子”和“β粒子”。
卢瑟福进一步研究确认，α射线带正电，实则是一种高速运动的氦离子流，即失去了电子的氦原子流；β射线带负电，实则是一种高速运动的电子流。1900年，法国物理学家保罗·维拉德发现，在镭的辐射中还有一种不受磁场影响（而发生偏转）的成分，其穿透力比β射线更强。卢瑟福通过实验证明这种射线是高能量的电磁波，并命名为“γ射线”。
1901年，在加拿大麦基尔大学担任物理学教授的卢瑟福，与来自英国的化学家弗雷德里克·索迪合作，继续探索放射性物质。他们把铀和钍进行化学处理并研究它们的辐射过程，证实铀和钍在整个辐射过程中依次转变成了一系列的中间元素，直到变成一种稳定形式（即没有放射性的另一种元素）。进而，他们在1902年提出了原子嬗变假说，认为放射性物质由一些不稳定的原子组成，每单位时间都有确定的一部分原子通过发射（α 、β、γ）射线而衰变成不同性质的另一种新原子。
而且，每种放射性物质都有特定的半衰期（样品中半数原子发生衰变所需的时间）。这意味着，原子并非像原来人们所认为的那样永远不变、不可分割。放射性可以看做是原子内部发生某种基本变化的暗示，或是一种能够使物质变化的手段。