當原子核內中子數過多，在一定條件下，一個中子會轉變成一個質子，同時放出一個電子。因此，電子並不存在原子核內，隻是在中子轉變成質子時才釋放出來。這也就是放射性物質放射出電子——β粒子的原因。
放射性元素原子核中的一個中子轉變成質子的同時放出電子後，多了一個質子，核電荷數就增加了。或者放出α粒子後，核電荷數就減少。核電荷數的多少是一種元素的特征，核電荷數增加或減少意味著一種元素轉變成另一種元素了。這是天然元素的轉變，也是盧瑟福和索迪發現的，稱為元素的蛻變，就像蛇和蟬脫皮蛻化一樣，通常又稱為元素的衰變，就像人的衰老變化一樣。一種放射性元素的原子由於核的衰變而減少到原來數目的一半所需的時間稱為半衰期，用它作為原子核穩定性的量度標準。例如鈾-238經一係列衰變後最終變成鉛-206，半衰期是45億年。但有些放射性元素的半衰期隻有幾秒。
由於上述諸多化學家和物理學家的深入研究，從而揭開了原子內部結構的秘密。他們對科學的發展作出了突出的貢獻。盧瑟福和索迪分別獲得1908年和1921年諾貝爾化學獎。普朗克獲得1918年諾貝爾物理學獎，玻爾獲得1922年諾貝爾物理學獎。海森伯獲得1932年諾貝爾物理學獎。薛定諤獲得1932年諾貝爾物理學獎。查德威克獲得1935年諾貝爾物理學獎。
9.合成橡膠的發明和發展
天然橡膠的原產地在中南美洲。橡膠傳入歐洲，是從1492年哥倫布發現新大陸開始的。那時橡膠的進口量還很少，人們幾乎不知道它的用途。
1823年，由於橡膠雨衣問世，橡膠的需求量才開始增加。而其缺點——低溫易變硬、高溫易發黏的弊病也被科學家和製造商們所關注。後來，美國發明家古德伊爾把天然橡膠與硫磺的混合物加熱，因而得到了與天然橡膠性質完全不同的東西——橡膠加硫磺，使橡膠變成易於成形、富於彈性的有用材料，為後來合成橡膠的發明打下了基礎。
隨著19世紀末交通運輸事業的迅猛發展，人們對橡膠的需求量更是大大增加了，橡膠一下子變得身價百倍，成為國民經濟建設的重要戰略資源。但是由於天然橡膠隻產於部分亞熱帶地區，產量有限，而大部分需求橡膠的工業化國家受環境的限製並不能大批種植橡膠。這種供求關係的矛盾以及對天然橡膠的分析研究更加堅定了科學家研製合成橡膠的決心。
德國首先於1912年采用與橡膠單體異戊二烯結構相近的二甲基於二烯為單體合成了甲基橡膠。但是，甲基橡膠成本較高，耐壓性能卻較差。所以當德國和蘇聯在20世紀30年代初期研製成功丁鈉橡膠後，立即開始了這一新型橡膠的大規模生產，並關閉了所有的甲基橡膠的生產工廠。新型的丁鈉橡膠則是由酒精蒸汽通過催化劑變成了丁二烯單體再聚合而成。但是酒精的成本仍然比較高。不久科學家又研究出以乙炔代替酒精生產丁二烯的工藝技術。後來人們發現石油、天然氣中的丁烷、丁烯都可製得丁二烯。由此，丁二烯便逐漸成為製造合成橡膠的主要單體，現在凡是帶有“丁”字的合成橡膠中都含有它。
然而，丁鈉橡膠的性能還是遠不如天然橡膠。各國科學家為此大力開展了對丁鈉橡膠的改良試驗。由丁二烯與苯乙烯共聚得到的性能接近天然橡膠的丁苯橡膠的研製成功就是其中重要的成果，並於1937年在德國開始正式投入生產。
第二次世界大戰中，美國因橡膠供應緊張，也在大力發展合成橡膠的研製工作。早在1931年，杜邦公司的化學家卡羅瑟斯就研製成功了以氯丁二烯為單體的氯丁橡膠。這種合成橡膠具有天然橡膠所不具備的優點，如耐腐蝕、耐老化、不易燃，特別不易溶於汽油等有機溶劑，在軍事裝備應用上具有極高的價值。1943年科學家們又研製出在耐熱、耐老化、電絕緣性能上較天然橡膠更優的丁基橡膠。
第二次世界大戰後，許多工業發達國家都在積極進行合成橡膠的研究和生產，世界產量上升得很快。同時由於生產工藝的不斷改進，原料來源的繼續擴大，新的合成品種迅速增加，像順丁橡膠、異戊橡膠、乙丙橡膠都是公認的性能優異的新品種。
除上述幾種通用的合成橡膠外，自20世紀60年代以來，一些具有特殊性能的合成橡膠也研製出來了。如產量較大的丁腈橡膠可在-40℃到135℃的溫度範圍內較長時間使用，耐腐蝕性能也很好；矽橡膠、氟橡膠既能在-50℃以下保持不變性，又可耐熱高達250℃以上，常被用於製造火箭、導彈、飛機的零部件。目前，這類特種橡膠的研製已達200多種，各自在新的技術領域中發揮著重要的作用。