В колледже на Резерфорд оказали большое влияние его учителя: преподававший физику и химию Э.У. Бикертон и математик Дж. Х.Х. Кук. После того как в 1892 г. Р. была присуждена степень бакалавра гуманитарных наук, он остался в Кентербери-колледже и продолжил свои занятия благодаря полученной стипендии по математике. На следующий год он стал магистром гуманитарных наук, лучше всех сдав экзамены по математике и физике.

В 1894 г. Р. была присуждена степень бакалавра естественных наук. Затем Резерфорд в течение недолгого времени преподавал в одной из мужских школ Крайстчерча. Благодаря своим необыкновенным способностям к науке Резерфорд был удостоен стипендии Кембриджского университета в Англии, где он занимался в Кавендишской лаборатории, одном из ведущих мировых центров научных исследований.

В Кембридже Р. работал под руководством английского физика Дж. Дж. Томсона. На Томсона произвело глубокое впечатление, проведенное Резерфордом исследование радиоволн, и он в 1896 г. предложил совместно изучать воздействие рентгеновских лучей (открытых годом ранее Вильгельмом Рентгеном) на электрические разряды в газах. Их сотрудничество увенчалось весомыми результатами, включая открытие Томсоном электрона – атомной частицы, несущей отрицательный электрический заряд. Опираясь на свои исследования, Томсон и Резерфорд выдвинули предположение, что, когда рентгеновские лучи проходят через газ, они разрушают атомы этого газа, высвобождая одинаковое число положительно и отрицательно заряженных частиц. Эти частицы они назвали ионами. После этой работы Резерфорд занялся изучением атомной структуры.

В 1898 г. Р. принял место профессора Макгиллского университета в Монреале (Канада), где начал серию важных экспериментов, касающихся радиоактивного излучения элемента урана. Вскоре он открыл два вида этого излучения: испускание альфа-лучей, проникающих только на короткое расстояние, и бета-лучей, которые проникают на значительно большее расстояние. Затем Резерфорд обнаружил, что радиоактивный торий испускает газообразный радиоактивный продукт, который он назвал «эманация» (испускание. – Ред.).

Кстати, за открытие альфа и бета излучения он получил Нобелевскую премию по химии. В своей речи при получении премии он язвительно сказал: «Мне приходилось дело с весьма различными трансмутациями во времени, но быстрейшая из всех, какие я встречал, это мое собственное превращение из физика в химика – оно произошло в одно мгновение». Возможно это произошло из-за того, что само понятие атом принадлежало словарю и физиков и химиков, хотя ни те ни другие еще не умел его расшифровать.

Однако главная его заслуга в открытии строения атома. Вот как это произошло.

Шел 1910 год. То было время непрерывного изучения альфа-лучей. Эксперименты Резерфорда, начатые еще в Канаде вслед за открытием законов радиоактивности, позволили установить природу альфа-лучей. Оказалось, что это дважды ионизированные атомы гелия (голые ядра без электронных оболочек), вылетающие при радиоактивном распаде с колоссальной скоростью – 10000 км/с. поскольку относительная атомная масса альфа частиц равна 4, а заряд +2, они, как тяжелые снаряды проникают в толщу вещества и могут кое-что «рассказать» об устройстве материи.

Резерфорда удивляло, что альфа-частицы, пронизывая мишени (обычно листки металлической фольги), отклонялись на самые разные углы. Очевидно, внутри вещества действуют мощные электрические поля: ведь только они могут искривлять траектории массивных заряженных частиц.