Röntgentutkimus
Röntgentutkimuksen aloitti saksalainen Wilhelm Röntgen keksiessään röntgensäteilyn. Röntgensäteet saivat poikkeuksellisen innokkaan vastaanoton niin tieteilijöiden kuin maallikoiden keskuudessa. Uudesta säteilystä kehitettiin nopeasti lääketieteellisiä sovelluksia. Myös röntgendiffraktio keksittiin pian röntgensäteiden löytymisen jälkeen.
Ernest Rutherford
Manchesterin yliopistossa Rutherford painotti tutkimuksiensa suunnan jälleen alfa-, beta- ja gammasäteilyyn ja siihen miten näiden säteilynlajien avulla voitaisiin saada uutta tietoa atomien luonteesta. Hän jätti radiokemian muille tutkijoille ja palasi takaisin fysiikkaan. Rutherford onnistuikin fysikaalisissa tutkimuksissaan osoittamaan sen mitä oli jo pitkään epäillyt. Alfa-hiukkanen oli helium-atomi
ilman elektroneitaan. Hän halusi kuitenkin saada paremmat todisteet tietonsa tueksi ja tekikin useita uusia kokeita tutkimusryhmänsä kanssa. Yhdessä Hans Geigerin kanssa Rutherford kehitti sähköisen ilmaisimen, "elektrometrin", ionisoituneiden hiukkasten havaitsemiseen. Tämän mittalaitteen avulla hän pystyi kokeellisesti määrittämään tärkeitä fysikaalisia vakioita mm. Avogadron vakion. Myöhemmin Geiger viimeisteli Walther Mϋllerin kanssa mittalaitteen radioaktiivisuuden mittaamiseen, Geiger(Mϋller)putken, mikä on universaali mittalaite nykypäivänkin radioaktiivisuusmittauksissa. Rutherford antoi Geigerin johdolla nuorelle opiskelijalleen Ernest Madsenille tehtäväksi mitata alfapartikkelien suhteellisen määrän suhteessa sirontakulmaan ja selvittää heijastuisiko yhtään alfasäteilyä takaisin metalleista (tunnetaan nykyään Rutherfordin kokeena). Madsen havaitsi, että osa alfa-säteilystä heijastui takaisin metalleista ja jopa suoraan takaisin ohuesta kultakalvosta. Tämä tulos yllätti hieman jopa Rutherfordia. Näistä tuloksista hän päätteli vuonna 1911, että lähes koko atomin massa on keskittynyt sen pieneen ytimeen, mikä on tuhat kertaa pienempi kuin atomi itse ja näin suurin osa atomista olisi tyhjää tilaa. Atomin ydin oli löydetty. Tämä toinen suuri Rutherfordin keksintö antoi hänelle pysyvää mainetta. Vuonna 1912 tanskalainen fyysikko Niels Bohr vieraili Rutherfordin laboratoriossa ja osoitti vuotta myöhemmin Rutherfordin tulosten tärkeyden. Bohr todisti, että radioaktiivisuus oli peräisin atomin ytimestä ja kemialliset ominaisuudet ydintä kiertävistä elektroneista. Hän käytti Rutherfordin kvantti-ideaa ja loi sen avulla atomin elektroneille orbitaalimallin. Näin uusi atomimalli oli löydetty. Rutherfordin ja Bohrin atomimallit ovat edelleen nykypäivän kemian ja fysiikan oppikirjoissa. Lisäksi Rutherfordin sirontaa käytetään edelleen avuksi mikroelektroniikan laitteissa, joita käytetään ytimen hiukkasten ja atomiorbitaalien havaitsemiseen.