В 1895 году Резерфорд получил стипендию для стажировки в Кембриджском университете и в Кавендишской лаборатории под руководством Д. Д. Томпсона продолжил свою работу над магнитным детектором электромагнитного излучения. В 1896 году вышла совместная работа Томсона и Резерфорда «О прохождении электричества через газы, подвергнутые действию лучей Рентгена», а через год статьи Резерфорда «Магнитный детектор электрических волн и некоторые его применения» и «Об электризации газов, подверженных действию рентгеновских лучей, и о поглощении рентгеновского излучения газами и парами».
С 1898 года он начал исследование урановых лучей, в результате чего появилась обширная работа «Излучение урана и созданная им электропроводность». В это же время Резерфорд переехал в Канаду, где вступил в должность профессора кафедры теоретической физики Монреальского университета. В Монреале Резерфорд пробыл с 1898 по 1907 годы. Там им была открыта радиационная эманация тория, раскрыта природа индуцированной радиоактивности, начато исследование прохождения через вещество альфа-частиц. Все эти достижения были описаны в книге «Радиоактивность».
Огромный размах научной работы Резерфорда в Монреале (им было опубликовано как лично, так и совместно с другими учеными 66 статей, не считая книги «Радиоактивность») принес Резерфорду славу первоклассного исследователя. Он получил приглашение занять кафедру в Манчестере.
В Манчестере с Резерфордом работали Э. Марсден, К. Фаянс, Г. Мозли, Д. Хевеши и другие физики и химики. Нильс Бор вспоминал об этом периоде: «В это время вокруг Резерфорда группировалось большое число молодых физиков из разных стран мира, привлеченных его чрезвычайной одаренностью как физика и редкими способностями как организатора научного коллектива».
В этой атмосфере коллективного научного творчества родились крупные научные достижения Резерфорда, из которых в первую очередь следует отметить разгадку природы альфа-частиц и открытие ядерного строения атома. Здесь им были заложены экспериментальные основы атомной и ядерной физики. Сюда же следует присоединить и знаменитые статьи Бора по квантовой теории планетарного атома. В Манчестере было положено начало квантовой и ядерной физике. В 1908 году Резерфорду была присуждена Нобелевская премия по химии за исследования по превращению элементов и химии радиоактивных веществ.
Плодотворная работа резерфордовской группы в Манчестере была прервана Первой мировой войной, разбросавшей дружный коллектив по разным, враждующим друг с другом странам. Сам Резерфорд был привлечен к военным исследованиям. Был убит Мозли, только что прославивший свое имя крупным открытием в спектроскопии рентгеновских лучей, Чедвик томился в немецком плену. Лишь по окончании войны Резерфорд смог возобновить исследования.
С 1919 года до конца жизни Резерфорд провел на посту директора Кавендишской лаборатории в Кембридже. Здесь в 1919 году ему удалось впервые осуществить искусственную ядерную реакцию при бомбардировке быстрыми альфа-частицами атомов азота, получив при этом кислород.
В 1933 году он опытным путем доказал справедливость взаимосвязи массы и энергии в ядерных реакциях, а через год провел ядерную реакцию синтеза дейтерия с образованием трития. Все это вместе с сенсационным открытием искусственного превращения элементов необычайно стимулировало развитие атомной физики. В начале тридцатых годов Резерфорд предсказал существование нейтральной ядерной частицы, близкой по массе ядру водорода, в 1932 году его учениками и сотрудниками Чедвиком и Астоном был открыт протон и осуществлена под руководством Резерфорда реакция расщепления лития протонами, разогнанными с помощью высоковольтного ускорителя.
Кембридж вновь собирал исследователей из разных стран мира и готовил квалифицированные кадры ученыхфизиков для многих стран. Сюда приехал молодой советский физик П. Л. Капица, ставший активным сотрудником и другом Резерфорда, создавший впоследствии у себя на родине первоклассный научный институт – Институт физических проблем Академии наук СССР.
Фредерик Содди (1877–1956)
Английский физико-химик родился в Истборне в семье купца. У Содди рано проявился интерес к науке. В 1895 году он был принят в Мертон-колледж Оксфордского университета и получил научную стипендию. После окончания Оксфорда совместно с Резерфордом разрабатывал теорию радиоактивных превращений в Монреальском университете. В 1903 году перешел в Лондонский университет, где в сотрудничестве с У. Рамсеем доказал спектроскопическим путем, что в радиевых лучах содержатся атомы гелия. В 1904 году занял профессорскую должность в университете Глазго, где ему удалось открыть закон радиоактивного смещения и ввести в радиационную физику понятие изотопов. С 1919 по 1936 год Содди занимал должность профессора кафедры общей и экспериментальной физики Оксфордского университета. В Оксфорде им были написаны обширные труды по радиоактивности и радиохимии, среди которых выделяются следующие: «Материя и энергия», «Радий и его разгадка», «Радий и строение атома», «Химия радиоэлементов».
Содди был одним из пионеров исследования радиоактивных превращений и атомной энергии. Хотя он ясно осознавал огромную сложность освобождения внутриатомной энергии при явной недостаточность тогдашних экспериментальных средств, опыт истории науки подсказывал ему уверенность в перспективе ее будущего решения: «Мы едва ли можем сомневаться в том, что когда-нибудь мы сможем разрушать и создавать элементы, как теперь мы разрушаем и создаем химические соединения; мировой пульс забьется тогда с новой силой, также неизмеримо превосходящей все силы, как эти последние, в свою очередь, превосходят естественные ресурсы дикаря».
В 1921 году Содди был удостоен Нобелевской премии по химии за вклад в изучение химии радиоактивных веществ и исследование процессов образования и природы изотопов.
Джозеф Джон Томсон (1856–1940)
Выдающийся английский физик родился в семье букиниста-антиквара, учился в учился в знаменитом Тринити-колледже, где когда-то профессорствовал сам Исаак Ньютон. В январе 1880 года Томсон успешно сдал выпускные экзамены и был принят на работу в Кавендишскую лабораторию лордом Рэлеем (при котором значительно увеличилось число студентов, занимавшихся научными исследованиями, и штат преподавателей, а лаборатория пополнилась многими приборами за счет пожертвований Рэлея и его сподвижников). В 1884 году, после отставки Рэлея, Томсон был избран профессором Кавендишской лаборатории, он был одним из самых молодых. Он тут же начал формировать библиотеку, ядро которой составило значительное число книг Максвелла. В 1890 году при всяческом содействии Томсона из средств, завещанных университету миссис Максвелл, была учреждена Максвелловская стипендия, которая вручалась наиболее одаренным студентам-исследователям.
Томсон начал свой научный путь с публикации статьи, посвященной электромагнитной теории света. В следующем году появились две работы, одна из которых положила начало электромагнитной теории массы. Статья называлась «Об электрических и магнитных эффектах, производимых движением наэлектризованных тел».
