後來，我又用X光照射鈾，發現鈾也能產生放電現象，我想鈾和氣體放電之間是否也具有某些共同性質呢？於是便著手研究鈾的放射性，在研究過程中發現，鈾含有α射線和β射線。經過無數次地反複實驗，我還發現α射線受磁力影響而改變運動方向的彎曲程度，比β射線的小，因而我推論道：“α射線的粒子應該比β射線的粒子重。”
放射線已經完全吸引我不徹底揭開放射線的神秘麵紗，是不會善罷甘休的。我實驗著，苦苦思索著……
當時，加拿大麥克吉耳大學正在物色一位物理學教授，請湯姆遜推薦適當人選。湯姆遜大力推薦我前往，這時的我已經27歲了。雖然我舍不得離開卡文迪許實驗室，更不願意離開湯姆遜教授，但是這是湯姆遜教授對我的信任，所以我依依惜別了英國劍橋大學，來到加拿大麥克吉耳大學接受新職——物理學教授。
盧瑟福在實驗室我在麥克吉耳大學積極地推動研究工作，大大地提高了物理學的研究風氣，受到全校師生的愛戴。在這裏我組織成立了一個研究小組，開展放射性研究。在研究中，我們發現釷會產生一種具有放射性的物質，它能誘導附近的物質產生微弱的放射性。另外，我們還從鈾中提煉出一種新物質，這種新物質和鈾的化學性質完全不同，它在鈾中的含量很少，但是放射性卻比鈾來得強。我在想，是不是因為釋出放射線的關係，才會使一種元素轉變成另一種元素？
大家都知道，物質都是由原子所構成的，而原子的種類和元素的數目是一樣的。那時，人們根本沒有想過元素會改變的問題，大家都十分相信原子是構成物質的最小單位，絕對不能再細分，更不用說會變成其他原子了。直到19世紀末，英國物理學家湯姆遜爵士發現了原子中的電子後，他認為原子像個葡萄幹麵包，麵包的部分是帶正電的粒子，分散在麵包上的葡萄幹就是帶負電的粒子——電子。這就從科學上證明了原子的可分性，原子不是構成物質的最小單位。在這基礎上，我大膽假設：“如果一種原子會轉變成另一種原子，那不就表示原子並不是構成物質的最小單位了嗎？”
我根據這個假設深入研究。首先，我製作了一部α射線的偵測儀器，透過這種儀器，用肉眼就可以觀測到α粒子撞擊時發出的微弱閃光。我率領研究小組經過無數次地實驗後，最後證實，具有放射性的元素釋出放射線時，的確可以蛻變成不同的元素，從而創立了放射性衰變的理論。
盧瑟福（1911 年）理論推導圖 1907 年，我重返英國，成為曼徹斯特大學的物理學教授。1919年成為劍橋大學實驗物理學教授，並擔任了卡文迪許實驗室主任。1925年，我當選為英國皇家學會主席。
早在麥克吉耳大學，我就發現了鐳的放射現象，提出α粒子就是氦原子核的假說。在曼徹斯特大學我又開始進一步證明氦是在鐳的放射性衰變時形成的。就這樣，我一步步地走進了原子的神秘世界。
有一天，我同年輕的助教羅茲一起進行證明α粒子與氦的相同性的實驗，實驗得出結論——氦確實是從鐳裏產生的，而且α粒子的質量同氦原子的質量完全相同，我無比激動……
就在這時，收發室的通信員闖了進來。
“教授先生，從瑞典寄來的郵件。”通信員把一封信和一份電報遞給我。
“從瑞典來的？”我吃驚地問道。我的目光很快地把電報譯文看了一遍，臉上頓時放出了光彩，我把電報遞給了助手。
“授予諾貝爾獎的通知！”羅茲叫了起來，“衷心地祝賀您，教授先生！”
“祝賀您，祝賀您！”聽到羅茲的喊聲，助教蓋格和馬斯頓等都紛紛走到我的麵前祝賀。
同事們熱愛我，他們以喜悅的心情迎接這份對我勞動的高度評價。
“謝謝大家，先生們……”我回答著，把信拆開看了之後，我突然大笑起來。
“太好了，太妙了！”我揮動著那封信喊了起來……
“這是我一生之中絕妙的一次玩笑！”
助教們吃驚地看著他們的教授，“他在瑞典科學院的這封信裏發現了什麼可笑的事情了呢？”
“太妙了！”我擦著眼淚，重複地說道，“他們把我變成化學家了。”
“化學家？”
“對，不折不扣的化學家，我是由於化學方麵的工作而獲得諾貝爾獎的。”