卢瑟福听了老师这番话，又看了这封信，十分激动。他感谢汤姆生的知遇之恩，便问临行前老师还有什么指点。

汤姆生说：“你这一去要当老师了，但要注意向学生学习，敢向自己的学生学习的人永不会骄傲。你要主持一个实验室了，要选好助手，红花要绿叶不只为了陪衬，还要向他们吸取养分。要能在自己周围团结起一批人。”

1898年9月卢瑟福牢记师嘱，横渡大西洋到加拿大走马上任。

他到加拿大之后讲了半年课，利用假期回新西兰结了婚。当他带着妻子返回学校时，高兴地发现蒙特利尔实验室来了一个新工作人员，叫索迪。他是这里唯一年龄比卢瑟福小的助手，化学知识却极为丰富，这正弥补了作为物理学家的卢瑟福在化学知识方面均不足。教授和学生，一个30岁，一个23岁，但是卢瑟福谨记汤姆生的教诲，与索迪密切合作，他们在一起只有两年时间，但成果为人，这种师生的亲密关系和工作效率在科学史上是极少见的。

索迪还是从研究物质的放射性入手，他很快从钍中分离出一种神秘物质，它与钍只有原子量不同，其他方面都相同。聪明的索迪立即把这种除重量不同，其他方面都相同，在元素周期表中占同一位置的元素叫了一个新名字——同位素。比如钍，便有钍232、钍228，而碳的同位素就更多，从碳10一直到碳14。同位素不同在放射性方面也有差异，如铀的同位素，有的放出粒子，有的放出粒子。这样对原子内部的秘密探讨得就更细一步了。原来这些肉眼看不到的原子就是在悄悄地放出不同的粒子而起变化的啊。

这时卢瑟福又想起在剑桥时就遇到的一个老问题，粒子从所具有的电量和质量来看很像一种已知元素——氦。现在有索迪帮忙，他们立即来验证这件事。他们将少量的镭盐放进一个小玻璃管内，外面再套上一个大玻璃管，两层管壁间密封并抽成真空。几天之后他们将内外管之间的气体抽出来用光谱分析法一化验，果然干真万确，就是氦。这只能有一种解释，是镭放射出的。粒子穿过内管的薄壁进入两层管子之间，看来射线就是氦流。那么镭放出射线后剩下的又是什么物质呢，再一细查，又是一种已知元素——氡。难怪当时居里夫人在寻找镭时总发现它和氡在一起，其实是镭在不断地生成着氡。它们的变化用一个简单的式子来表示就是：

²²⁶₈₈Ra =²²²₈₆Rn +⁴₂He +

原子序数为88、质量为226的镭经过自发放射变成了原子序数为86、质量为222的氡和原子序数为2质量为4的氦，还伴有电荷数和静止质量都为0的射线。

以往的化学都是讨论酸呀、碱呀、盐呀等物质之间的化分、化合，而卢瑟福和索迪现在一下就钻入原子壳内去写他们的反应式了。卢瑟福宣布“放射性既是原子现象又是生成新物质的化学变化的伴随物。”化学与物理殊途同归了。

一种元素转变成另一种元素的放射性现象叫做“衰变”或“蜕变”。当物质的放射性减少到一半时所用的时间叫“半衰期”。半衰期有长有短，铀的半衰期是45亿年，镭的半衰期是1,560年。而有的物质半衰期还不到一秒钟。你看，原子就是这样以无法控制的力量进行衰变，它不断地“爆炸”，飞出自己的碎片——、粒子，还释放出以射线出现的其他能量。只粒子的速度就可达光速的一半，一个小小的原子里含有多大的能量啊。卢瑟福立即发现了一个新的世界，其意义就如哥伦布发现新大陆，牛顿发现了宇宙。一时卢瑟福成了人们议论的中心，连居里夫人也呼吁物理界的同行仍要注意卢瑟福的研究。