卢瑟福建立了原子的核式结构模型，卢瑟福首先提出放射性半衰期的概念，证实放射性涉及从一个元素到另一个元素的嬗变。他又将放射性物质按照贯穿能力分类为α射线与β射线，并且证实前者就是氦离子。因为“对元素蜕变以及放射化学的研究”，他荣获1908年诺贝尔化学奖。
卢瑟福领导团队成功地证实在原子的中心有个原子核，创建了卢瑟福模型（行星模型）。他最先成功地在氮与α粒子的核反应里将原子分裂，他又在同实验里发现了质子，并且为质子命名。第104号元素为纪念他而命名为“鑪”。
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