3月2日例會後，貝克勒爾又精心設計了一係列實驗。他對這種鈾鹽晶體進行加熱、冷凍、研成粉末、溶解在酸裏等物理或化學上的加工，他發現隻要化合物裏含有鈾元素，就有這種神奇的貫穿輻射。貝克勒爾還用純金屬鈾做試驗，發現它所產生的放射性要比硫酸雙氧鈾鉀強三四倍。他把這種放射線稱為“鈾射線”。在5月18日的科學院例會上，貝克勒爾宣布，鈾或鈾鹽會自發放射出射線（鈾射線）。這是一種新的由原子自身產生的射線，這種射線的強度並不因為加熱、冷卻、粉碎、溶解等物理或化學上的影響而發生變化，換句話說，這種射線非常“我行我素”，不管外界對它施加何種影響，它始終如一地發出射線。貝克勒爾的這一重大發現和倫琴發現的X射線一起，敲響了人類迎接原子時代來臨的鍾聲。
偉大的物理學家盧瑟福，有幸處於這樣一個激動人心的時代，他被時代的精神鼓舞著，時刻準備投入到這場轟轟烈烈的革命中，去發現更多的未知世界！
“新武器”的發現
α射線是盧瑟福用以揭開原子內部奧秘的主要的也是關鍵性的武器。α射線在盧瑟福的科研生涯中起到了不可低估的作用，與這一核物理學家結下了不解之緣。
α射線的發現是和放射性的發現緊密相聯的。貝克勒爾通過照相底片的感光現象發現了鈾能輻射射線，後來瑪麗·居裏用“放射性”這個詞來描述這一現象，並通過繁重而艱巨的勞動，用巧妙的分析方法，又發現了釷、釙、鐳等物體也具有放射性。盡管有新的放射性元素陸續被發現，並且開始了實際的應用，那麼這些具有放射性的物質所放出的射線具有什麼性質呢？
偉大的物理學家盧瑟福在劍橋度過的最後一段日子裏，主要的工作是鑒別鈾所放射的各種射線究竟是什麼，他在此期間進行了一係列的光輝實驗。在實驗中，盧瑟福注意到鈾輻射也會引起空氣遊離，為了區別X射線和鈾輻射，他想辦法比較它們在穿透能力上的差別。他用鋁片對鈾輻射的射線進行吸收，在實驗過程中，他發現了軸的輻射是複雜的，在它的輻射中至少存在兩種不同類型的輻射——一種很容易吸收，另一種穿透力很強。盧瑟福從希臘文的“alphabata”的頭幾個字母的讀法，稱之為“alpha”和“bata”射線，讀作“阿爾法”和“貝塔”，記作α和β射線。
繼盧瑟福發現了α和β射線後，1900年人們發現鈾的輻射中還有一種成分，其穿透本領比β射線還要強得多，在磁場中不受磁場作用而偏轉，這說明這種射線是不帶電的，這種輻射成分後來叫做γ射線。
α射線的奧秘
盧瑟福在剛剛發現α、β射線的時候，就意識到α射線是一種很重要的射線，因為它很容易被物質吸收，當證明了β射線是高速的電子流後，盧瑟福便集中精力於搞清α射線的本質的研究上。為此，他做了大量的實驗，其中關鍵性的實驗有兩個，一個是電磁偏轉實驗，另一個是光譜實驗。
盧瑟福在進行了大量的準備工作之後，決定進行一個重要的實驗，隻有這個實驗才能驗證組成α射線的α粒子，以及組成β射線的β粒子的帶電性如何。
那是1903年的某一天，盧瑟福當時的實驗條件非常艱苦，根本沒有什麼閃爍熒屏可觀察射線的軌跡，更沒有什麼讀數器之類的高級計數儀，當時盧瑟福手裏有的隻是一隻簡易的金箔驗電器。然而，實驗就在這樣艱苦的條件下進行著，他讓放射性物質鈾放出的α、β射線經過一個大磁場後，最後到達金箔驗電器。在實驗中，盧瑟福發現，β射線在經過磁場後，徑跡出現偏轉，也就是說β射線能被磁場偏斜，但卻沒有見到α射線的徑跡變化。但是，從實驗的其他現象盧瑟福基本上確定了α射線是由快速運動的帶正電荷的粒子組成的。那麼，為什麼α射線經過磁場後，它的運動徑跡沒有發生偏斜呢？盧瑟福仔細地分析了所有的實驗結果，最後他想到其原因可能有兩種：一種情況是α射線是由不帶電荷的α粒子組成，因為我們很清楚地知道，隻有帶電粒子在磁場中才能發生偏轉，既然α射線經過磁場沒有發生偏轉，就說明它不帶電荷；另一種可能是α射線是帶電荷的，而且它的動能很大，磁場的能量不足以能使它發生偏轉。有了這樣清晰的思路，盧瑟福便有的放矢地進行下一步的工作了。