法国著名科学家居里夫妇发现了镭后，物理学家卢瑟福也非常关注放射性问题。他生于新西兰，后来在英国定居。他做了大量相关的实验。在研究镭射线的同时，卢瑟福也揭开了X射线的秘密，发现X射线和镭射线一样，都是一种穿透力较强的中性射线。
不久，卢瑟福又在居里夫妇等科学家的研究成果的基础上，受到启发，并进行了长期而周密的实验，1902年，卢瑟福得出了一个结论：放射性物质是不稳定的，它通过发射某种射线进行衰变，由一种元素向另一种元素转变，直到变成一种稳定的元素为止。
这就是有名的原子衰变理论。当时不被人们所接受，但卢瑟福坚持自己的理论，几年后终于得到了科学家们的肯定。卢瑟福也因此于1908年获得了诺贝尔化学奖。