McGill University
Ang kakayahan ng pananaliksik ni Rutherford ay nanalo sa kanya ng isang propesyon sa McGill University, Montréal, na ipinagmamalaki ang isa sa mga pinakamahusay na gamit na laboratoryo sa Western Hemisphere. Ang pag-on ng kanyang pansin sa isa pa sa ilang mga elemento na kilala na radioactive, siya at isang kasamahan ay natagpuan na ang thorium ay nagpakawala ng isang gas na produktong radioactive, na tinawag niyang "emanation." Ito naman ay nag-iwan ng isang solidong aktibong deposito, na sa lalong madaling panahon ay nalutas sa thorium A, B, C, at iba pa. Nakakamangha, pagkatapos ng paggamot sa kemikal, ang ilang mga radioelemento ay nawala ang kanilang radioactivity ngunit sa kalaunan ay nakuha ito, habang ang iba pang mga materyales, sa una ay malakas, unti-unting nawala ang aktibidad. Ito ay humantong sa konsepto ng kalahating buhay — sa modernong termino, ang agwat ng oras na kinakailangan para sa isang kalahati ng atomic nuclei ng isang radioactive sample upang mabulok - na umaabot mula segundo hanggang bilyun-bilyong taon at natatangi para sa bawat radioelement at sa gayon isang mahusay na pagkilala sa tag.
Kinilala ni Rutherford ang kanyang pangangailangan para sa tulong ng dalubhasa sa kemikal sa dumaraming bilang ng mga radioelement. Sa pagkakasunud-sunod, naakit niya ang mga kasanayan ni Frederick Soddy, isang demonstrador sa McGill; Si Bertram Borden Boltwood, isang propesor sa Yale University; at Otto Hahn, isang postdoctoral researcher mula sa Alemanya. Sa Soddy, Rutherford noong 1902-03 nabuo ang teorya ng pagbabagong-anyo, o teorya ng pagkabagabag, bilang isang paliwanag sa radioactivity-ang pinakadakilang nagawa niya sa McGill. Ang Alchemy at ang mga teoryang ito ng pagbabago ng mga elemento — tulad ng tingga sa ginto - ay matagal nang pinalayo mula sa tinatawag na modernong kimika; ang mga atomo ay itinuturing na mga matatag na katawan. Ngunit inaangkin ngayon nina Rutherford at Soddy na ang enerhiya ng radioactivity ay nagmula sa loob ng atom, at ang kusang paglabas ng isang alpha o beta na partikulo ay nagpahiwatig ng pagbabago ng kemikal mula sa isang elemento patungo sa isa pa. Inaasahan nilang ang kontrobersyal na teoryang ito ay magiging kontrobersyal, ngunit ang kanilang labis na pang-eksperimentong ebidensya ay huminto sa pagsalungat.
Hindi nagtagal, nakilala na ang mga radioelement ay nahulog sa tatlong pamilya, o serye ng pagkabulok, na pinamumunuan ng uranium, thorium, at actinium at lahat na nagtatapos sa hindi aktibong tingga. Inilagay ni Boltwood ang radium sa seryeng uranium at, kasunod ng mungkahi ni Rutherford, ginamit ang mabagal na lumalagong halaga ng tingga sa isang mineral upang ipakita na ang edad ng mga lumang bato ay nasa bilyong-taong saklaw. Itinuturing ni Rutherford ang maliit na butil ng alpha, sapagkat mayroon itong nasasalat na masa, upang maging susi sa pagbabagong-anyo. Natukoy niya na nagdadala ito ng isang positibong singil, ngunit hindi niya makilala kung ito ay isang hydrogen o helium ion.
Habang sa McGill, ikinasal ni Rutherford ang kanyang kasintahan mula sa New Zealand at naging sikat. Tinanggap niya ang pagtaas ng bilang ng mga mag-aaral sa pananaliksik sa kanyang laboratoryo, kasama na ang mga kababaihan sa isang oras kung ilang mga babaeng nag-aral ng agham. Siya ay hinihingi bilang isang tagapagsalita at bilang isang may-akda ng mga artikulo ng magasin; isinulat din niya ang nangungunang aklat ng aklat sa radioactivity, Radioactivity (1904). Ang mga medalya at pagsasama sa Royal Society of London ay dumating. Hindi malamang, ang mga alok sa trabaho ay dumating rin.
