Democritus (M.Ö. 470 - 360)
Abdera' lı Democritus, Trakya'da bir İyon'ya kentinin bir kolonisinde doğmuştur. Bu şehir, bugünkü Taşoz Adasının karşısında Abdera' dır. Babası çok zengindi. Gezginci bir bilgin olan Democritus' un yüz yaşından fazla yaşadığı sanılmaktadır. O zamanda; matematik, biyoloji, coğrafya, astronomi, gökbilimi, ekonomi ve sosyoloji gibi çok değişik sahalara yönelik bir bilgisi vardı. İnsanları konu alan çok sayıda yazılar yazmıştır. Fakat, bu eserlerin birçoğu kaybolmuş ve zamanımıza kadar gelememiştir.Democritus, maddenin çeşitli boyutlarda ve biçimlerde, değişik hız dereceleri olan atomlardan oluştuğu düşüncesiyle, ilk atom kuramını ortaya atmıştır. Bu sözleri arasında atom kuramının temelleri gizlidir. Hiç bir şey bir rastlantı sonucu ortaya çıkmaz. Ancak mantık ya da bir gereksinme sonucu var olur. Hiç bir şey yoktan var edilemez ve var olan hiç bir şey de tümüyle yok edilemez. Evren, bir dış etkenle oluşturulmadığı için de sonsuzdur. Var olan her şey atomlar ve bu atomların arasındaki boşluklardır. Yunan dehasının doğurduğu atomizm ve bu felsefe okulunun Leucippe'le beraber kurucusu sayılır.
Democritus'un deli olduğunu söyleyen hemşehrileri onun, ünlü tıp bilgini Hippocrates'ten muayene edilmesini isterler. Filozofu muayene eden Hippocrates, "Hasta değil, pek büyük bir akıl ve deha" olduğunu söylemiştir. En küçük atomdan tutunuz da en büyük yıldıza kadar her şeyin harekette olduğunu ta o zamanlar söylerdi. Bu kadar eski bir çağda bu kadar ileri düşünceli bir bilgin daha görülmemiştir. Eserlerinin birçoğu zamanımıza kadar ulaşamamıştır. Matematik çalışmaları da çok ileri düzeydeydi. "Sayılar", "Geometri", "Teğetler" ve "İrrasyoneller" belli başlı eserleridir.
John Dalton (6 EYLÜL 1766 - 27 TEMMUZ 1844)
İngiltere'nin Eaglesfield, Cumberland da doğan Dalton, maddenin atom kuramına yaptığı katkılarıyla modern fiziksel bilimlerin kurucuları arasına giren İngiliz kimyacı ve fizikçidir.Queker mezhebinden bir dokumacının oğlu olan Dalton, henüz 12 yaşındayken Cumberland'taki bir Quaker okulunun yönetimini üslendi. İki yıl sonrada kardeşi ile birlikte Kendal'daki bir okulda öğretmenliğe başladı ve 12 yıl bu okulda çalıştı. O yillarda İngiltere kilisesine bağlı olmayanlar Cambiridge'de ve Oxford üniversitelerine alınmadığından, Presbiteryenler Manchester'da, hem papaz adaylarına hem de halktan kişilere üst düzeyde nitelikli öğretim olanağı amaç edinen New College'i kurmuşlardı. Dalton bu okuyda bur süre matematik ve doğa felsefesi öğretmenliği yaptıktan sonra 1800'de Manchester Edebiyat ve felsefe derneğinin sekreterliğini üstlendi. Hem halka açık hemde özel matematik ve kimya dersleri vermeye başladı. 1817'de Felsefe derneğinin başkanlığına getirildi ve ölümüne değin bu ünvanını korudu.
Öğretmenliğinin ilk dönemlerinde yetenekli bir meteorolog ve alet yapımcısı olan zengin bir Quaker'in etkisiyle matematik ve meteoroloji konularıyla ilgilenmeye başladı. 1787'de başlattığı ve yaşamının sonuna değin sürdürdüğü ilk bilimsel çalışması, yaşadığı göl bölgesindeki iklim değişikliklerini inceleyen ve 200.000'in üzerinde kayıtın yer aldığı bir günce tutmaktı.1793'te "Meteorological Observations and Essays ( Meteorolojiye ilişkin gözlemler ve Makaleler ) adlı kitabını yayımladı. Daha sonra bitki ve böcek örnekleri toplamaya girişti. 1787'de tanık olduğu bir kutup ışığı ( atmosferdeki elektrik çalkantılarının etkisiyle gökyüzünde oluşan kimi zaman renkli şekiller) olayından etkilenerek bu konuyu araştırmaya yöneldi. Kuzey yarı kürede izlenen kutup ışığı olayları üzerine yazdıkları, öteki bili adamlarından bağımsız olarak geliştirdiği kendi özgün düşüncesinin ilk ürünlerindir.
Kutup ışıkları araştırmaları sonucunda Yerin magnetikliği ile kutup ışınları arasında bir ilişki olması gerektiği sonucuna vardı: " Önceki bölümlerden elde edilen bulgulara göre kutup ışığı ışınlarının demire benzer bir yapıda olduğunu düşünmek zorundayız, çünki başka hiç bir madde magnetik değildir. Böylece atmosferin üst bölümlerinde demirin ya da daha doğrusu mıknatıs çeliğinin kimi özelliklerine sahip esnek bir akışkanın bulunduğu ve bu akışkanın magnetik özelliklerinin etkisiyle silindir biçimli ışınlar durumunu aldığı sonucuna varırız". Dalton, meteoroloji alanındaki araştırmaları sonucunda, alize rüzgarlarının yerin kendi çevresindeki dönme hareketinin ve sıcaklık farklılıklarının etkisiyle oluştuğu düşüncesini geliştirdi, ama bu kuramın daha önce 1735'te George HADLEY tarafından öne sürüldüğünden habersizdi. Ayrıca Baromatre (basınç ölçer ), termometre ( sıcaklık ölçer ) higrometre (nem ölçer ), yağmur bulutlarının oluşumu, atmosfer neminin yapısı,dağılımı ve buharlaşması ile Çiy noktası kavramı üzerine makaleler yazdı ve bunları Felsefe Derneği önünde okudu. Dalton, yağmurun, atmosfer basıncındaki değişikliklerden değil, sıcaklığın düşmesinden kaynaklandığını ilk olarak belirledi. Suyla yaptığı çalışmalar sonucunda suyun yoğunluğunun en yüksek olduğu sıcaklığı +5,80C olarak belirledi ( bu değer daha sonraları 3,970c olarak düzeltildi). Ayrıca kendisinde ve kardeşinde bulunan renk körlüğü üzerine, başka bilim adamlarıyla birlikte incelemeler yaptı ve "Extraordinary Facts Relating to the Vision of colors" ( 1794; Renklerin Görülmesine İlişkin Olağandışı Olgular) başlıklı makalesini yazdı.
Dalton çevresinde bulunan ama henüz çözümlenmemiş bir çok problemi kolayca saptama becerisine sahip ve çok çeşitli konular üzerinde araştırmalar örgütleme yeteneğine sahipti. Bir dizi veriden kolayca bir kuram çıkarabiliyordu. Dehasının en çarpıcı ürünlerini 19. yüzyıla girerken başlattığı kimyasal çalışmalarıyla verdi. New Collegede altı yıl boyunca kimya dersleri vermesine karşın, kimya araştırmaları alanında hiç deneyimi yoktu. Bu alandaki çalışmalarına da gene sezgi gücü, bağımsız düşünme ve var olan olgulardan kalkarak kurama varma yetisine dayanarak girişti.
Gazlar üzerine yaptığı ilk çalışmaların sonucunda kendi adıyla tanınan "Kısmi Basınçlar Yasası"nı buldu. Buna göre değişik gazlardan oluşan bir karışımın basıncı, bileşimde yer alan gazlardan her birinin tek başına uyguladığı kısmi basınçların toplamına eşitti. Dalton aynı deneylerden, gazların mutlak sıcaklıklarıyla doğru orantılı olarak genleştiklerine ilişkin yasayı geliştirdi ( bu yasa Dalton tarafından geliştirilmiş olmakla birlikte bu gün Charles Yasası olarak bilinir) Bu araştırmalarından elde ettiği bulgulardan kalkarak, gazların suda çözünürlüğünün kanıtlayan ve yayınım (difüzyon ) hızlarını belirleyen yeni deneyler gerçekleştirdi. Atmosferin yapısına ilişkin araştırmaları sonucunda da, kimyasal bileşimin 4500 m yüksekliğe kadar sabit kaldığını buldu. Kimyasal elementlerin gösterimine ilişkin bir simgeler sitemi geliştirdi ve elementlerin bağıl atom ağırlıklarını saptadıktan sonra 1803'te bunları bir tablo halinde düzenledi. Ayrıca, kimyasal bileşiklerin, Elementlerin ağırlıkça belirli basit oranlarda birleşmeleriyle oluştuğuna ilişkin kuramını ortaya attı; bu kuram daha sonraları belirli ve katlı ağırlık oranları yasalarının geliştirilmesine temel sağlayacaktı. Bütan bileşiğini bulan Dalton, eterinde yapısını çözümleyerek kimyasal formülünü kurdu. Son olarak ta en önemli çalışması olan ve tüm elementlerin atom adını verdiği aynı ağırlığa ve aynı yapıya sahip olan çok küçük ve bölünemez parçacıklardan oluştuğunu öne süren atom kuramını geliştirdi.
Dalton'un çalışmaları ve çoğu New System of Chemical Philosophy ( 1808, 1810, 1827, 3 cilt; Yeni Kimya Felsefesi Sistemi) adlı yapıtında toplanan yazıları, yöntemlerinde bağımsız ve özgün, başka çalışmalardan yararlanmak konusunda çekingen, hatta bunun kendisini sık sık yanılgılara sürüklediğine inanan bir bilim adamının, olgulardan ve düşüncelerden sentezlere ulaşma dehasını çarpıca bir biçimde sergiler. Çok az dostu olan, hiç evlenmeyen neredeyse bir münzevi yaşamı süren,Dalton, kendini tümüyle bilimsel sorunlara çözüm bulmaya adamıştı. 1882'de Royal Society'nin üyeliğine seçilen ve 1826'da bu derneğin altın madalyasıyla ödüllendirilen Dalton Fransız Bilimler Akademisi'nin muhabir üyeliğine kabül edildi. Ayrıca İngiliz Bilim geliştirme Derneği'nin kurucularındandır.
Atom kavramına bilimsel kimlik kazandıran Dalton kimdi?
John Dalton, İngiltere'de geçimini el dokumacılığıyla sağlayan yoksul bir köylünün çocuğu olarak dünyaya gelir. Küçük yaşında dinin yanı sıra matematik, fen ve gramer derslerine de programında yer veren bir tarikat okulunda öğrenimine başlar. Özellikle matematikte sergilediği üstün yetenek ona yerel çevrede ün kazandırır.Oniki yaşına geldiğinde, kendi okulunu açmak için yetkililerden izin alır. Aralıksız onbeş yıl sürdürdüğü öğretmenliği döneminde genç adam yüzlerce köy çocuğunu eğitmekle kalmaz, matematik ve bilime olan merak ve tutkusu doğrultusunda kendini de yetiştirir. Onun ömür boyu süren bir yan tutkusu da hava değişimleri üzerindeki gözlemleriydi. Çeşitli yörelerden topladığı hava örneklerini konu alan çözümlemeleri, havanın hep aynı kompozisyonda olduğunu gösteriyordu.
Dalton'un anlamadığı bir nokta vardı: Gazlar neden tekdüze bir karışım sergiliyordu? Karışımda, örneğin, karbondioksit gibi ağır bir gazın dibe çökmesi niçin gerçekleşmiyordu? Sonra, gazların karışımı yalnızca esinti veya termal akımlara mı bağlıydı, yoksa başka etkenler de var mıydı?
Dalton iyi bir deneyci değildi ama, sorusuna yanıt arayışında laboratuvara girmekten kaçınamazdı. Deneyi basitti: Ağır gazla dolu bir şişeyi masa üzerine yerleştirir, üstüne ağızları birleşecek şekilde hafif gazla dolu bir şişeyi baş aşağı kor. Beklenenin tersine, ağır gaz alt şişede, hafif gaz üst şişede kalmaz; iki gaz çok geçmeden tam bir karışım içine girer.
Dalton bu olguyu, sonradan "basınçların tikel teorisi" diye bilinen bir önermeyle açıklar. Buna göre, bir gazın parçacıkları başka bir gazın parçacıklarına değil, kendi türünden parçacıklara geri itici davranır. Bu açıklama, Dalton'u geçerliği bugün de kabul edilen bir varsayıma götürür: Her gaz kütlesi, biribirine uzak aralıklarda devinen parçacıklardan oluşmuştur.
Bu çalışmalarıyla bilim çevrelerinde adı duyulmaya başlayan Dalton, 1793'te Manchester Üniversitesi'ne öğretim görevlisi olarak çağrılır. Üniversitede matematik ve fen dersleri veren genç bilim adamı, meteorolojik gözlemlerini yayınlaması üzerine, Manchester Yazım ve Bilim Akademisi'ne üye seçilir.
Elli yıl süren üyelik döneminde Dalton, Akademiye yüzden fazla bildiri sunar, bilimsel konferanslarda aktif rol alır. Katıldığı son toplantılardan birinde övgü yağmuruna tutulduğunda, "Beni yaptıklarımda başarılı buluyorsanız, beğeninizi büyük ölçüde her zaman dikkat ve özenle sürdürdüğüm çabaya borçluyum," diyerek gençlere bir mesaj ulaştırmak ister (yaklaşık yüzyıl sonra Thomas Edison da kendi başarısını benzer sözcüklerle dile getirmişti: "Deha' dediğimiz şeyin yüzde birini esine, yüzde doksan dokuzunu alın terine borçluyuz").
Dalton'u maddenin atom teorisine yönelten gereksinme atmosfer olaylarına ilişkin açıklama arayışından doğmuştu. Daha önce İrlandalı bilim adamı Robert Boyle de hava kompozisyonu ve hava basıncı üzerinde yoğun araştırmalarda bulunmuştu. Havanın bir kaç değişik gazdan oluştuğu buluşu Boyle'a aittir.
Aradan geçen zaman içinde Cavendish, Lavoisier, Priestley gibi seçkin bilim adamları da havanın kompozisyonunda oksijen, nitrojen, karbondioksit ve su buharının yer aldığını saptamışlardı. Ama bunlardan hiçbirinin atom teorisinin sağladığı açıklamaya yöneldiğini görmüyoruz.
Dalton bir bakıma kimyayı ve kimyasal çözümlemeyi tanımlayan ilk kişidir. Ona göre, kimyanın başlıca işlevi maddesel parçacıkları biribirinden ayırmak ya da biribiriyle birleştirmektir. Onun sözünü ettiği bu parçacıklar maddenin, o zaman bölünmez, parçalanmaz sayılan en ufak öğeleri, yani atomlardı.
Bilindiği üzere, kimya sanayiinde bir bileşiğin istenen miktarda üretimi için her bileşen maddeden ne kadar gerekli olduğunu belirlemek önemlidir. Dalton'a gelinceye dek bu belirleme "el yordamı" dediğimiz sınama-yanılma yöntemine dayanıyordu.
Dalton bu işlemin daha güvenilir bir yöntemle yapılmasını sağlamak için bir atomik ağırlıklar tablosu hazırlar. Deneylerinde, bileşen maddelerin ağırlıkları arasında küçük tam sayılarla belirlenebilen basit ilişkilerin olduğunu görmüştü. Gerçi belli bir bileşim için aynı bileşenlerin daima aynı oranda işleme girdiği, öteden beri biliniyordu.
Dalton bir adım daha ileri giderek, aynı iki madde birden fazla şekilde birleştirildiğinde, ortaya çıkan değişik sonuçların da biribirleriyle basit sayılarla ifade edilebilen ilişkiler içinde olduğunu gösterir. Örneğin, bataklık gazında bulunan hidrojen, etilen gazında bulunan hidrojenden iki kat daha fazladır. Başka bir örnek: Dört kurşun oksit'te bulunan oksijen miktarı l, 2, 3, 4 gibi basit orantılar içindedir.
Bu basit tam sayılar, Dalton'u maddesel nesnelerin "atom" denen sayılabilir ama bölünmez birimlerden oluştuğu düşüncesine götürmüştü. Her elementin değişik bir atomu olduğu, kimyasal bileşimlerin değişik atomların katılımıyla gerçekleştiği, bu katılımda atomların herhangi bir değişikliğe uğramadığı gibi noktaları içeren Dalton'un atom teorisi modern kimyanın temel taşı sayılsa yeridir.
Dalton bu kadarla kalmaz, kimi değişik atomların göreceli ağırlıklarım da belirler. En hafif madde olarak bilinen hidrojenin atomik ağırlığını "l" diye belirler. Ardından, suyun ayrıştırılmasıyla ortaya çıkan her parça hidrojene karşılık sekiz parça oksijen olacağını söyleyerek, oksijen atomlarının hidrojen atomlarından sekiz kat daha ağır olduğunu ileri sürer. Bu yanlıştı kuşkusuz.
Dalton suyun değil, HO olduğunu sanıyordu (Biz şimdi oksijenin atomik ağırlığının hidrojeninkinin sekiz değil 16 katı olduğunu biliyoruz.) Ama bu yanlışlık onun düşünce düzeyindeki büyük atılımın önemini azaltmaz elbette. Unutulmamalıdır ki, atomların nasıl bir araya gelip şimdi "molekül" dediğimiz bileşik atomlar oluşturduğunu gösteren kimyasal simgeler dizgesinde de ilk adımı ona borçluyuz.
Dalton kimi kişilik özellikleriyle de sıra dışı bir kişiydi. Yaşam boyu bekar kalmasına karşın, karşı cinse ilgisiz değildi. 1809'da Londra'yı ziyaretinde kardeşine yazdığı mektuptan şu satırları okuyoruz: "Bond StrEvet defilelerini kaçırmıyorum. Beni sergilenen giysilerden çok güzellerin yüzleri çekiyor. Bazıları öylesine dar giysilerle çıkıyorlar ki, vücut çizgileri tüm incelikleriyle ortaya dökülüyor. Bazıları da geniş şal veya pelerinleriyle adeta uçuşarak yürüyorlar. Nasıl oluyor bilmiyorum ama güzel kadın ne giyerse giysin fark etmiyor: Giyim kuşam başka, güzellik başka!"
Büyük kent yaşamının ilginçliği onun için gelip geçiciydi. Mektubunda büyüleyici bulduğu Londra'dan şöyle söz eder: "Gerçekten görkemli bir yer, ama ben bu görkemi bir kez seyretmekle yetineceğim. Kendini düşün yaşamına vermiş biri için yaşanılacak belki de en son yer burası. Görülmeye değer, ama işte o kadar!"
Renk körlüğü tıp dilinde "daltonizm" diye geçer. Dalton renk körüydü, zamanının bir bölümünü bu hastalığı incelemekle geçirmişti. Bir ödül töreninde kralın önüne çıkacaktı. Renkli diz bağı, tokalı ayakkabı, elinde kılıç protokol gereğiydi. Oysa bağlı olduğu Quaker tarikatı buna izin vermiyordu. Dalton, çözümü bir süre önce Oxford Üniversitesi'nce kendisine giydirilen onur cübbesine bürünmekte buldu. Cübbenin yakasının kırmızı olması başka bir sorun olabilirdi; ancak, Dalton için yaka kırmızı değil yeşildi.
Dalton'un çalışmalarıyla kimyanın matematiksel bir nitelik kazandığı, bir bakıma fizikle birleştiği söylenebilir. Maddenin elektriksel olduğu düşüncesini de ona borçluyuz. Çağımızda atom enerjisine ilişkin buluşların kökeninde Dalton'un payı büyüktür. Dalton, kendi gününde olduğu gibi günümüzde de süren etkisiyle bilim dünyasında saygın konumunu korumaktadır.
Joseph John Thomson (1856-1940)
Joseph John Thomson, 18-aralik 1856'da Manchester şehrinin varoş semptlerinden olan ChEvetham Hill'de doğdu.1870'de lisans eğitimi için burs kazanarak girdiği Owens College'ın ardından 1876'da Trinity College'a, daha sonra da Cambridge'e yine burslu olarak girdi.
1880'de Trinity College da hayatının sonuna kadar görevine devam edeceği akademi üyeliğine seçildi. Daha sonraları Lord Rayleigh'ın yerine Cambridge'e deneysel fizik profesörü oldu.
1884 - 1918 yılları arasında Cambridge ve Royal Institution'ın onursal profesörlüğüyle onurlandırıldı.
1884'de ilk inceleme konusu olan Treatise on the Motion of Vortex adlı yapıtında da bahsettiği "Atomun Yapısı" ile Adams Ödülünü kazandı.
1886 ve 1892 yıllarında ünlü "Application of Dynamics to Physics and Chemistry" ve "Notes on Recent Researches in Electricity and Magnetism" adlı yapıtları yayımlandı. Bu son çalışması James Clerk Maxwell'in ünlü Treatise'ından sonra Maxwell'in üçüncü cildi olarak anıldı.
Thomson, Profesör J. H. Poynting'le dört ciltlik Properties of Matter adlı ders kitabında işbirliği yaptı. 1885 yılında Elements of the Mathematical Theory of Electricity and Magnetism'i yayımladı.
1896 yılında Princeton Universitesi'nde son çalışmalarını özetleyen dört konferans verdi. Bu konferanslar daha sonra Discharge of Electricity through Gases (1897) ismiyle yayımlandı.
amerika'dan dönüşünde hayatının en görkemli çalışmasını gerçekleştirdi. Bu çalışma 30 şubat 1897'de Royal Institution'daki konferansında açıklayacağı, elektronun keşfiyle sonuçlanan Cathode Işıması idi.
1903'de yayımlanan Conduction of Electricity through Gases adlı kitabı, Rayleigh tarafından Thomson'un Cavendish Laboratuvarı'ndaki çalışmalarının bir gözden geçirmesi olarak nitelendirildi. Bu yayımın daha sonraki basımını kardeşiyle birlikte iki cilt olarak 1928 ve 1933 yıllarında yayımladı.
Thomson, 1904 yılında Yale Universitesi'nde elektrik üzerine konferans vermek için geri döndü ve altı konferans verdi. Bu konferanslar atomun yapısı üzerine bazı önerilerde bulunuyordu. Thomson, faklı atom ve molekülleri ayrıştırmak için bir yöntem geliştirdi. Bu yöntem daha sonra Aston, Dempster ve diğerleri tarafından birçok izotop'un bulunmasına yol açtı. 1906'da nobel-odulune layık görüldü.
Yukarıda bahsedilenler dışında, "The Structure of Light" (1907), "The Corpuscular Theory of Matter" (1907), "Rays of Positive Electricity" (1913), "The Electron in Chemistry" (1923), "Recollections and Reflections" (1936), adlı kitaplarını yayımladı.
1884 yılında Royal Society üyeliğine seçildi. 1916 - 1920 yılları arasında başkanlığını yaptı. 1894 - 1902 yıllarında Royal ve Hughes Madalyalarını, 1914 yılında Copley Madalyasını aldı. 1902'de Hodins Madalyası (Smithsonian Institute, Washington), 1923'de Franklin Madalyası ve Scott Madalyası (Philadelphia), 1927'de Mascart Madalyası (paris), 1931'de Dalton Madalyası (Manchester),ve 1938'de Faraday Madalyası'nı (Institute of Civil Engineers) aldı.
British Association'nın 1909'da başkanlığını yaptı. Ve Oxford, Dublin, London, Victoria, Columbia, Cambridge, Durham, Birmingham, Göttingen, Leeds, Oslo, Sorbonne, Edinburgh, Reading, Princeton, Glasgow, Johns Hopkins, Aberdeen, Athens, Cracow ve Philadelphia Universite'lerinden doktora diploması aldı.
Ernest Rutherford (1871-1937)
Yeni Zellenda'ya göç etmiş Iskoçya'lı bir ailenin 12 çocuğundan dördüncüsüydü. Babası tekerlek yapımcısıydı. Liseyi burslu olarak okudu. Yine burslu olarak devam ettiği Christchurch'teki Canterbury College'tan 1892'de lisans, ertesi yılda üstün başarıyla yüksek lisans derecelerini aldı.Bir yıl daha okulda kalarak demirin yüksek frekanslı magnetik alanlardaki mıknatıslanma özellikleri üzerinde araştırmalar yaptı.Ve Hertz'in birkaç yıl önce bulmuş olduğu elektromagnetik dalgaları sezebilen bir dedektör yapmayı başardı.
1895' te Ingiltere'ye giden Rutherford, Cambridge Universite'sindeki Cavendish Laboratuvarı' nda J.J Thomson'ın yanında çalışmaya başladı. Burada elektromagnetizma üzerindeki deneylerini sürdürdü. Ve Hertz dalgalarını 3 km uzaklıktan gönderip almayı başardı. Aralık 1895'te Wilhelm K. Röntgen'in X ışınlarını bulduğunu açıklamasının ardındani Thomson ve Rutherford bu konuda çalışmaya başladılar. Ve X ışınlarının gazlar içinden geçerken çok sayıda artı ve eksi elektrik yüklü parçacık ortaya çıkmasına, yani iyonlaşmaya yol açtığını, bu parçacıkları yeniden birleştirerek nötr atomlar oluşturduğunu buldular. Rutherfor ayrıca bu iyonların hızını ve birbirleriyle birleşerek yeniden gaz molekülleri oluşturma süresini belirlemeye yönelik bir yöntem geliştirdi. Iyonlaşma gücü yüksek olan ama kolaylıkla soğurulabilen ışın türünü alfa ışınları, daha az iyonlaşmaya yol açan, ama girim gücü daha yüksek olan ışınları da beta ışınları olarak adlandırdı.
19. yüzyılın sonuna gelinirken pek çok bilim adamı artık fizikte gerçekleştirilecek bir yenilik kalmadığı kanısındaydı. Ama Rutherford üç yıl gibi kısa bir süre içinde tümüyle yeni bir fizik dalı ortaya çıkardı: Radyoaktiflik. Radyoaktifliğin bir elementin atomlarının başka bir elementin atomlarına kendiliğinden dönüşme süreci olduğu sonucuna vardı. Maddenin değişmezliği kavramına sıkı sıkıya bağlı birçok bilim adamı bu görüşe karşı çıkacak, ama Rutherford'un görüşlerinin doğruluğu kısa sürede anlaşılacaktı.
Bu büyük başarı üzerine Rutherford 1903'te Royal Society 'nin üyeliğine seçildi.Ertesi yıl aynı kurumun Rumford Madalya'sıyla ödüllendirildi. Alfa ışınlarının elektrik ve magnetik alanlarda sapmaya uğradığını 1903'te belirleyen Rutherford, sapmanın yönünü inceleyerek, bu ışınların artı elektrik yüklü parçacıklardan oluştuğu sonucuna vardı. Ayrıca bu parçacıkların hızını ve elektrik yükü/kütle oranını ölçmeyi başardı.
Rutherford'un 1911'de geliştirdiği atom modeli onun bilime en büyük katkısıdır. Alfa parçacıklarının ince metal levhalardan geçişini inceleyen Rutherford, alfa parçacığı artı yüklü olduğundan, levhadan geçişi sırasında metal atomlarındaki artı yüklerin itici etkisiyle sapmaya uğrayacağını, ama parçacığın kütlesi çok büyük olduğu için, bu sapmaların çok küçük olacağını düşünüyordu. Yapılan deneylerde alfa parcaçıklarının gerçekten de genel olarak çok küçük sapmalar gösterdiği, ama arada büyük açılarla sapan parçacıklarında bulunduğu, hatta bazen bir parçacığın hareket yönünü değiştirip geriye döndüğü gözlendi. Böylesine büyük kütleli alfa parçacığını bu kadar saptırabilmesi için atomdaki bütün artı yüklerin ve kütlenin çok küçük bir hacme yoğunlaşmış olması gerekiyordu. Rutherford'un bu görüşten yola çıkarak oluşturduğu model Rutherford atom modeli yada çekirdekli atom modeli olarak adlandırılır.
1908'de Nobel Kimya ödülünü alan,1914'te kendisine sir unvanı verilen Rutherford, 1922'de Royal Society'nin en büyük ödülü olan Copley Madalyası' yla ödüllendirildi. 1925'te kurumun başkanlığına seçildi.
