元素嬗变
1902年，物理学家卢瑟福与化学家索迪合作在对铀、镭、钍等元素的放射性研究中，提出了放射性元素的嬗变理论：放射性原子是不稳定的，它们自发性地放射出射线和能量，而自身衰变成另一种放射性原子，直至成为一种稳定的原子为止。这一理论轻而易举地解释了放射性元素为什么会放出巨大能量，并提出了"原子能"的概念。导致了对原子内部的新的认识。卢瑟福因此，获1908年诺贝尔化学奖。以后，卢瑟福和索迪等人进一步研究放射性元素递次变化（即衰变谱系）的线索，发现镭是由铀衰变而成的，铀的半衰期大约是几百万年，镭的半衰期是1千多年，随后经历了半衰期都很短的三个阶段，又变成了半衰期较长的放射钋，最后变为稳定元素铅。索迪因此及对同位素起源和性质研究获1921年诺贝尔化学奖。
元素嬗变理论打破了自古希腊以来人们相信的原子永远是不生不灭的传统观念，而认为一种元素的原子可以变成另一种元素的原子。开始，连卢瑟福本人也感到犹豫，因为这太像早已被化学家否定了的炼金术。