法國著名科學家居裏夫婦發現了鐳後，物理學家盧瑟福也非常關注放射性問題。他生於新西蘭，後來在英國定居。他做了大量相關的實驗。在研究鐳射線的同時，盧瑟福也揭開了X射線的秘密，發現X射線和鐳射線一樣，都是一種穿透力較強的中性射線。
不久，盧瑟福又在居裏夫婦等科學家的研究成果的基礎上，受到啟發，並進行了長期而周密的實驗，1902年，盧瑟福得出了一個結論：放射性物質是不穩定的，它通過發射某種射線進行衰變，由一種元素向另一種元素轉變，直到變成一種穩定的元素為止。
這就是有名的原子衰變理論。當時不被人們所接受，但盧瑟福堅持自己的理論，幾年後終於得到了科學家們的肯定。盧瑟福也因此於1908年獲得了諾貝爾化學獎。