McGill University
Rutherfordova výzkumná schopnost ho získala profesorem na McGill University v Montrealu, který se chlubil jednou z nejlépe vybavených laboratoří na západní polokouli. Když obrátil svou pozornost k dalšímu z mála prvků, o nichž je známo, že jsou radioaktivní, zjistil, že jeho thium vyzařuje plynný radioaktivní produkt, který nazval „emanace“. To zase zanechalo solidní aktivní ložisko, které se brzy rozložilo na thium A, B, C atd. Je zajímavé, že po chemickém ošetření některé radioelementy ztratily svou radioaktivitu, ale nakonec ji znovu získaly, zatímco jiné materiály, zpočátku silné, postupně ztratily aktivitu. To vedlo k koncepci poločasu - v moderních termínech, což je interval potřebný k tomu, aby se rozpadla polovina atomových jader radioaktivního vzorku - která se pohybuje od sekund do miliard let a je jedinečná pro každý radioelement, a tudíž vynikající identifikační značka.
Rutherford uznal svou potřebu odborné chemické pomoci s rostoucím počtem radioelementů. Postupně přitahoval dovednosti demonstračního Fredericka Soddyho v McGillu; Bertram Borden Boltwood, profesor na Yale University; a Otto Hahn, postdoktorský vědec z Německa. Se Soddym vyvinul Rutherford v letech 1902–03 teorii transformace nebo teorii rozpadu jako vysvětlení radioaktivity - jeho největší úspěch v McGill. Alchymie a její teorie transformujících se prvků - jako je vedení ke zlatu - byly již dávno vyvráceny z takzvané moderní chemie; atomy byly považovány za stabilní těla. Rutherford a Soddy však nyní tvrdili, že energie radioaktivity pochází z atomu a spontánní emise alfa nebo beta částice znamenala chemickou změnu z jednoho prvku na druhý. Očekávali, že tato ikonoklastická teorie bude kontroverzní, ale jejich ohromující experimentální důkaz potlačil opozici.
Netrvalo dlouho a bylo zjištěno, že radioelementy spadají do tří rodin, nebo do rozpadových řad, v čele s uranem, thiem a aktiniem a vše končí v neaktivní olovo. Boltwood umístil radium do uranové řady a podle Rutherfordova návrhu použil pomalu rostoucí množství olova v minerálu, aby ukázal, že věk starých hornin byl v rozmezí miliard let. Rutherford považoval alfa částici, protože měl hmotnou hmotu, za klíč k transformacím. Zjistil, že má kladný náboj, ale nedokázal rozlišit, zda se jedná o iont vodíku nebo helia.
Během McGill se Rutherford oženil se svou miláčkem z Nového Zélandu a stal se slavným. Uvítal rostoucí počet studentů ve své laboratoři, včetně žen v době, kdy jen málo žen studovalo vědu. Byl žádán jako přednášející a jako autor článků z časopisů; také napsal dobovou učebnici radioaktivity, Radioaktivita (1904). Medaile a přátelství v Royal Society of London přišly na cestu. Nevyhnutelně přišly také pracovní nabídky.
