Becquerel做了一个相似的实验，从uranium的一种溶液中沉淀出硫酸钡，他发现硫酸钡的沉淀物具有放射性，而含有所有uranium的溶液却没有.尽管如此，他还是不能接受crookes的结论，辩论说，一种给定的铀盐的放射性是通过交换（commercially）获得的事实是相同的，与金属源以及铀盐的处理过程无关.因为铀盐的放射性可以减小，因此过段时间也会增加.为了证明铀会恢复放射性的假设，becquerel留下一些前面使用的不活跃（没有放射性的）铀的溶液以及具有放射性的硫酸钡的沉淀物，18个月后，在1901年年末，他发现铀（铀的溶液）已经完全重获放射性，而硫酸钡沉淀物变得完全失去放射性.Becquerel写到，硫酸钡沉淀物失去放射性显示钡并没有removed本质上的活性，而这种本质上的活性正是铀的永久的组成部分.

1895年，卢瑟福离开家乡，带着他的电磁波探测器，向他的未婚妻说good-bye，前往剑桥大学，希望在卡文迪许实验室工作.卢瑟福找到一种使用磁化钢针探测无线电波的方法，在剑桥，他向四分之三英里远的房间发送了一个信息，因为对卢瑟福的才能的深刻印象，卡文迪许实验室主任Thomson邀请他参与电子荷质比实验，伦琴发现X射线后又进行了X射线电离气体的效应，在听说becquerel的铀放射性后，卢瑟福希望看看这种射线是否像X射线一样能够电离气体，由于becquerel也发现了他自己的铀射线也能使气体导电，因此卢瑟福的实验是很自然的.

1898年秋天，卢瑟福被任命为加拿大mcgill大学实验物理学教授.当时mcgill大学物理实验室由2名教授，一小部分初级讲师和做研究的学生组成，有很繁重的教学任务，主要是对工程学，医学和化学等非物理专业的学生，Hugh calendar教授退休后要返回英国，于是实验室主任John cox就前往剑桥寻找一个替换，卡文迪许实验室主任Thomson就写了推荐信推荐1898年获得博士学位的卢瑟福.

最初卢瑟福勉强接受这个邀请，因为当时加拿大的Montreal处于科学世界的边缘，而他自己已经在科学世界的中心被认可.然而他很快认识到去加拿大的潜在优势：首先他才26岁就被任命为全职教授，这在英国需要好几年才能提升.其次一年2500美元的工作非常好，他正需要钱和未婚妻，他在苏格兰时的房东的女儿结婚，第三，由烟草业百万富翁MacDonald资助的mcgill物理学大楼是全新的且被认为是全世界最好的物理学大楼且实验设备也是最好的，最后，这个职位是一个研究职位，这正是卢瑟福想要的（大部分教学任务由cox负责，cox教学非常优秀，研究方面有所欠缺.），卢瑟福当时年轻自信，确信自己可以战胜在大西洋彼岸工作的不利因素，尽管他从来没打算在加拿大呆9年.

本来计划一到加拿大就结婚，但是他发现新教授不可能立即获得很长时间的假期，一年半后他才结婚.

在这一年半里，卢瑟福遇到了一种新的难题.电子工程师R.B.Owens努力地去测量钍的放射性，但是每次测量，都会得到不同的结果，他知道空气流是造成这个的原因，但是他不知道为什么会这样，于是请求卢瑟福提供建议.

卢瑟福认识到钍会放射出一种气体，任何接触到这种气体的东西都会变得具有放射性.今天我们称这种气体为氡，在世界上的某些地方，氡气会从地下渗出进入建筑物，很多人非常担忧这种自然产生的放射性对健康的危害.

卢瑟福想知道，他是否能够从钍中析取与铀X相似的物质，因此他需要一名化学家，他请求23岁的soddy和他一起研究.

卢瑟福和soddy从钍中析取一种放射性的物质，他们称之为钍X，析取出来4天后，他们发现钍X失去了一半的放射性，而与钍X放置距离很远的最初的钍（溶液中的钍）又获得了钍X失去的放射性相同的放射性.对这两种物质失去和重获放射性的定量研究显示，放射性的衰退和重获率一致，大约1个多月，卢瑟福和soddy重复了uraniumX的观察，发现相同的效应也出现了，间隔更长时间，大约6个月.这些观察和居里发现的反常的感应放射性一起被考虑，卢瑟福自己做了研究，于1900年推断说，感应放射性归咎于一种放射性气体，他称之为emanation，与钍X的相关工作也出现了一种emanation，今天我们知道那是氡气.卢瑟福和soddy认为，放射性元素的原子处于自发的瓦解之中，通过发出α或β离子，它们形成新的元素，这个过程是一个系列，每个阶段都有不同的瓦解率.

放射性被显示出是伴随着新物质的持续产生的化学过程的.这些过程的反作用产物首先是放射性，随着新物质的现成，放射性逐渐减小，这个结论显示化学变化一定是次原子sub-atomic结构的特征.

卢瑟福和soddy将元素衰变的论文寄到当时在科学界颇有影响的《哲学杂志》时，遭到杂志主编开耳芬勋爵的拒绝.开耳芬勋爵是英国科学界的泰斗，19世纪最杰出的物理学家之一.在学术问题上开耳芬有一种观点，他认为实验仅是验证理论的一种方法.另外，晚年以思想保守而著称的开耳芬实际上是反对元素蜕变理论.卢瑟福和索迪在提出元素蜕变假说时，根据放射性元素在自发地发射射线的同时，还不断地放出能量这一事实，提出了“原子能”的概念.卢瑟福还用这理论说明太阳能和地热的来源，平息了物理学家和地质学家对此的长期争论.开耳芬则是物理学家的代表，主张这种能源来自引力收缩.开耳芬显然不愿意发表卢瑟福和索迪的论文.在这种情况下，卢瑟福只好赶回剑桥，求助于他的导师汤姆逊.通过实验测定了电子的荷质比，从而证实了电子的存在的汤姆逊，对新的科学发现和理论遭受白眼是很有感触的，因此他毫不迟疑地支持卢瑟福.汤姆逊亲自找到开耳芬，向开耳芬保证这篇文章由他负责，开耳芬才不得不同意刊登卢瑟福和索迪的论文.

通过推断天然铀的衰变率，我们知道45亿年前地球上的铀是现在的2倍.

1903年居里和becquerel获得诺贝尔奖发言时，依然对卢瑟福和soddy的假设很小心，一个原因是，自从拉瓦锡开始，化学就是基于元素稳定性的假设.变化意味着与不科学的炼金术相联系.拉瓦锡的实验都是基于一个假设，也就是在所有化学反应中，元素的重量和产物都不变.

这是卢瑟福在1899年的论文中的复制图，一层均匀的uranium被涂在A上面，射线使A，B间的气体电离导电，当A，B间的电压足够大（使得从射线电离的离子重新集合前）被推到B板，来测量电流.（这一步可以验证射线可以电离气体.）.

之前becquerel使用他的粗糙的相片技术证实铀辐射由至少两种射线组成，因为这些射线并没有相同地被吸收.由于这个粗糙的相片技术，becquerel没有在此试验中走的更远.之后卢瑟福在AB之间放上厚度不同的薄片，比如铝片或铅片，来测定铀辐射是否真的由两种以上射线组成，卢瑟福使用了一个方程

$$r = {{\text{e}}^{ - \lambda d}}$$

r是射线通过厚度为d的薄片之后的射线强度与移开薄片的射线强度之比.如果射线只有一种，那么当薄片厚度增加而r减小时，比例系数λ将是恒定值.但这并没有发生，卢瑟福发现，当铝薄片的厚度是百分之几毫米（或几厘米空气）时，λ保持不变，然后又突然变成另外的值，而当增加铝片的厚度时，值又保持不变，所以卢瑟福归纳认为，铀的射线至少有两部分组成.之后一定是进行了磁场或电磁实验（通过磁场分离之后进行薄片的穿透实验？），发现两种射线带有不同的电荷，带正电的他命名为α射线，带负电的命名为β射线.

由于X射线，铀射线等的发现，放射线在当时成为新的科学前沿，Villard也参与了这方面的研究.

Villard最初使用crookes管研究阴极射线的磁效应以及X射线的化学效应，发现X射线能对物质同时产生化学和物理影响.之后villard从居里那里得到一些镭的样品并首先尝试去研究镭的射线被磁场弯曲.他当时还不知道这种会被弯曲的射线是由放射线原子发出的具有阴极射线射线特性的β射线.在他尝试研究这种射线的折射时，发现一种不能被磁场弯曲的穿透性很强的尚未发现的射线，他把这个发现报告给了法国科学院.1914年，卢瑟福和Edward Andrade使用晶体衍射法测量了这种射线的波长，发现这种射线是波长比X射线短的电磁波.为了与卢瑟福命名的α和β射线保持一致，Villard将这种射线命名为γ射线，因为在当时还不知道这三种射线的本质.

随着自己名声的高涨，卢瑟福收到来自美国和加拿大不同的邀请，但是因为mcgill的优良的实验条件而拒绝了那些邀请，但是每次邀请卢瑟福都让mcgill校方知道，然后每次都会加薪.但是卢瑟福还是希望回到科学的中心去-英国，在那里有优秀的学生，以及和著名科学家接触.他的愿望被人注意到了，来自富有家庭的Schuster说他可以从Manchester退休来给卢瑟福提供职位.卢瑟福抵达Manchester后列出了一些研究项目，其中一项就是检查他猜测α离子是电离的氦原子的想法.Schuster有一个助手geiger在Schuster退休后留了下来，和另外一个助手royds一起，他们使α离子与周围物质的电子相结合然后用光谱分析确认了α离子就是氦离子.