Изучение физики, начатое на родине в Новой Зеландии, молодой Резерфорд, выдающиеся способности которого проявились довольно рано, продолжил в Англии. В Кавендишской лаборатории в Кембридже он стал учеником Дж.Дж. Томсона. Вначале он увлекался беспроволочной телеграфией, над разработкой которой в то время, после открытий Генриха Герца трудились многие физики и техники. Несмотря на то что он достиг значительных успехов, вскоре он сменил область своих исследований.
В 1896 году Резерфорд занимался катодными и рентгеновскими лучами, которые тогда исследовались преимущественно в Кавендишской лаборатории. Его успехи в науке были столь велики, что уже через три года он получил место профессора в Монреале в Канаде. Так как преподавательская деятельность занимала только несколько часов, у Резерфорда оставалось много времени для творческой экспериментальной работы в лаборатории. То, что для его исследований отпускались незначительные денежные суммы, при его методах работы не было большим препятствием.
Резерфорд был прирожденным физиком-экспериментатором. У него было естественное недоверие страстного экспериментатора к "только теоретикам". "Они играют символами, - любил он говорить, - а мы раскрываем действительные, достоверные факты". Так думали и многие другие крупные исследователи-экспериментаторы, хотя не каждый выражался столь недвусмысленно.
Однако в отличие от представителей экспериментальной физики, настроенных в пользу чистой эмпирии, Резерфорд не отрицал роли теории. Важнейший источник быстрого подъема физической науки конца XIX - начала XX века он видел в тесной связи теории с практикой. Поэтому он считал неизбежным непосредственное сотрудничество университетских институтов с промышленностью: эта "счастливая связь" позволяла ожидать в будущем больших результатов.
То, что Резерфорд в полной мере оценивал значение фундаментальных исследований, отчетливо видно из речи, которую он произнес при открытии нового университетского института. "Если совершенно отвлечься от их значения для нашего познания законов природы, - говорил он, - то опыт показывает, что самые значительные для человечества открытия в целом вытекали из исследований, которые имели единственную цель: обогатить наше знание о природных процессах".
Резерфорду, как и Фарадею, была внутренне присуща ярко выраженная способность к наглядным представлениям. У него было гениальное чутье на решающие вопросы и направление, в котором следует искать на них ответы. Он обладал подлинной беспристрастностью при оценке результатов поставленных опытов. Резерфорду было чуждо тщеславие и неуступчивость в вопросах науки, свойственные иногда, например, Марии Кюри: у него всегда и исключительно речь шла о деле.
Как исследователь Эрнст Резерфорд был необычайно удачлив. Исследование законов радиоактивности стало главным содержанием его работы. Он исследовал альфа-, бета- и гамма-лучи, он первый объяснил явления радиоактивного распада, выяснил энергетический бюджет лучистых веществ и ответил на вопрос о выделении тепла, которое является их характерным свойством. Его утверждение о том, что атомный распад по своим временным характеристикам не может испытывать влияние со стороны имеющихся в распоряжении физики или химии средств, приобрело позднее большое значение для геологического измерения времени: область, в которой вскоре начал работать и Ган.
В 1907 году после того, как Отто Ган снова возвратился в Германию, Эрнст Резерфорд последовал приглашению в Манчестер. За 12 лет, которые он там провел, он стал центром кружка выдающихся учеников и сотрудников. Самым известным из них был, несомненно, Нильс Бор, в течение многих лет работавший под руководством Резерфорда и навсегда сохранивший благодарность своему великому учителю. Здесь следует упомянуть и высокоодаренного физика Генри Мозли, погибшего в 1915 году в боях под Галлиполи в возрасте 28 лет, и Георга фон Хевеши.
В 1908 году Резерфорду была присуждена Нобелевская премия по химии. Но самое значительное свое открытие Резерфорд сделал в 1919 году при облучении азота альфа-частицами очень сильного радиевого препарата, то есть при "обстреле" быстро движущимися ядрами гелия. Незначительная часть азота переходила при этом в следующий элемент - кислород, причем гелий исчезал и излучался протон, ядро водорода.
Эта обменная реакция (превращение азота воздуха при помощи гелия в кислород и водород) была первым искусственным превращением элементов, тем искусственным превращением одного химического элемента в другой, которого безуспешно добивались в течение столетий, хотя полученные результаты еще не позволяли произвести взвешивание. Началась эра современной алхимии, век управляемых человеком внутриатомных превращений.
В этом же году Резерфорд был приглашен в Кембридж, чтобы стать преемником своего учителя Дж.Дж. Томсона в Кавендишской лаборатории. Встав во главе лаборатории, он успешно продолжил ее славные традиции.
Резерфорд вновь показал себя прирожденным руководителем. Он создал такой коллектив научных работников, о котором Максвелл, основатель Кавендишской лаборатории, мог только мечтать. При выборе сотрудников у него оказывалась очень счастливая рука. При его непосредственном участии и под его руководством были достигнуты существенные результаты в области ядерной физики. "Совершенно новые огромные знания" в исследовании радия, по словам Гана, "почти все исходили вначале от Резерфорда и его школы".
К числу учеников Резерфорда, кроме уже названных, принадлежали всемирно известные физики: Астон, создатель масс-спектрографа, Блэккет, открывший позитрон, а также Чедвик, известный своими работами с космическими лучами и открытием нейтрона, Коккрофт, которому удалось расщепить литий путем обстрела протонами, Гейгер, изобретатель счетчика частиц, и Капица, выдающийся советский исследователь, известный своими достижениями во многих областях физики и физической химии. Резерфорд сам вплоть до своей смерти (1937) был деятельным участником всех исследований.
К этому великолепному экспериментатору и организатору научных исследований осенью 1915 года пришел учиться молодой Отто Ган. "Для пополнения моих очень скудных знаний по радиоактивности, - писал он в воспоминаниях, - я поехал в Канаду к профессору Резерфорду, к лучшему наставнику в этой новой области. Все здесь было настолько ново, что открытия делать было нетрудно. Три еще недостаточно исследованных ряда радиоактивного распада могли быть заполнены после нахождения следующих активных "элементов"".
За время своего пребывания в Монреале Отто Ган основательно познакомился с известными тогда закономерностями радиоактивных процессов и мог теперь свободно пользоваться всеми экспериментальными методами, разработанными Резерфордом, в частности, для исследования альфа-лучей.
Молодой коллега, сообщивший Резерфорду о своем открытии радиотория, вначале был принят им весьма сдержанно. Опытный и зрелый исследователь, Резерфорд, как и Рентген, питал некоторое в известной мере обоснованное недоверие ко всем "сенсационным открытиям" и ко всем молодым ученым, которые жаждали открыть новое явление в природе или, подобно Гану, новый элемент. Тем более в этом случае, когда знакомый Резерфорда, известный исследователь радия Болтвуд, встретил саркастическим замечанием сообщение об открытии Гана.
Однако после довольно продолжительной беседы с Ганом Резерфорд в тот же день убедился, что этот немецкий химик очень аккуратен и самокритичен в работе и что в случае с радиоторием действительно трудно дать иное объяснение, чем то, какое он дал. При тогдашнем состоянии науки радиоторий следовало рассматривать как новый элемент.
В Монреале Гану посчастливилось сделать еще одно открытие. Он нашел новый продукт преобразования актиния, радиоактивного элемента, с которым он работал еще у Рамзая. Он назвал его "радиоактинием". Резерфорд попытался вначале поставить под сомнение и это открытие. Но Гану удалось убедить его и, как он сам говорил, "отомстить" Резерфорд, не хотевший верить в радиоторий, открытый Ганом в лаборатории Рамзая, должен был теперь поверить в существование того, что до сих пор оставалось незамеченным в его собственной лаборатории. В автобиографии Отто Ган подчеркивал, сколь простыми средствами можно было достичь в те годы значительных экспериментальных результатов. "Если сравнить с более поздними временами, писал он, - то лабораторное оборудование было очень простым. Электроскопы для бета- и гамма-лучей мы изготовляли из большой консервной или другой жестяной банки, на которой укрепляли меньшую коробку, из-под табака или сигарет. Изоляция стержня осуществлялась серой, так как тогда у нас еще не было янтаря".
