微型“太陽係”
在湯姆遜發現電子的前一年，物理學上還有一個重大的發現，那就是法國物理學家貝克勒爾和比埃爾·居裏、居裏夫人發現了元素的天然放射性現象。
首先是倫琴發現了X射線，證明陰極射線照射玻璃管壁的時候，不僅產生了綠色的熒光，而且會產生一種穿透力很強的X射線，X射線使很多科學家發生興趣，除湯姆遜之外，貝克勒爾也是其中之一。他很想知道，X射線同熒光究竟有什麼關係。比如，熒光物質在受到太陽光照射發出熒光的同時，是否也會放出X射線呢？
貝克勒爾弄來了很多熒光物質，他選擇了含鈾礦石。試驗方法也很簡單：含鈾礦石下麵放一張用黑紙嚴密包著的照相底片，含鈾礦石經太陽光照射後發出熒光，如果底片“安然無恙”，那就表明沒有X射線放出；如果底片感光了，那就說明經太陽光照射的含鈾礦石也能發出X射線。
1896年春天貝克勒爾開始試驗。事情不巧，那幾天天氣不好，總是陰雨，不見陽光，他隻好把準備好的含鈾礦石和黑紙包著的底片一起放到抽屜裏。
幾天之後，雨過天晴，貝克勒爾在正式進行試驗之前，決定先把幾張底片拿出衝洗，看看是否漏光失效。衝洗的結果使他大吃一驚，底片居然感光了，而且感光部分的形狀正好同含鈾礦石的形狀完全一致。黑紙沒有漏光，含鈾礦石也沒有受到陽光照射，那麼，是誰使底片感光的呢？
經過多次反複實驗，證明使底片感光的是含鈾礦石中的鈾元素放出來的一種看不見的射線，這種射線的穿透力比X射線還強，而且不管外界條件如何改變，它總是不斷地放出這種射線。
就這樣，貝克勒爾雖然沒有完成他預想的試驗，但卻意外地取得了一項有助於其他科學家更接近於了解原子究竟是什麼的發現。人們把物質的這種自發地放出射線的現象叫做放射性現象，而鈾就是人類找到的第一種放射性物質。
這項發現引起了另外兩位法國青年物理學家比埃爾·居裏和居裏夫人的注意。他們深入地研究了鈾的放射性現象，發現含釷的化合物也有放射性。
在提煉純鈾的過程中，他們又發現作為原料的瀝青鈾礦的放射性比鈾和釷強得多。這說明，鈾礦石中除了含有放射性鈾之外，一定還含有其他放射性比鈾、釷更強的元素。
經過兩年的努力，一種放射性比鈾強400倍的新元素找到了，取名叫做釙。以後又經過4年的艱辛勞動，從30多噸鈾礦石中，提煉到了0.1克另一種新元素——鐳的化合物，鐳的放射性比鈾強幾百萬倍！放射性的發現告訴我們原子是可以分割的，且有自己的內部結構。
從放射性元素放射出來的射線究竟是什麼呢？它們看不見、摸不著，不斷地放射，似乎永不停息。
出生在新西蘭的英國物理學家盧瑟福解開了這個謎。他讓放射性元素發出的射線通過很強的磁場，結果分成了三部分，原來它是由三種射線組成的。
第一種射線根本不受磁場的影響，筆直向前，說明它不是帶電的粒子，而是一種像光一樣的能量波，盧瑟福把它叫做γ射線，γ射線的穿透力很強。
第二種射線會在磁場中偏轉，偏轉得比較厲害，偏轉的方向與陰極射線相同，說明它是由帶負電的粒子組成的。進一步的研究證明，這種射線就是同陰極射線一樣的速度很高的電子流，盧瑟福把它叫做β射線。β射線的穿透能力比較強，能穿透大約半毫米厚的鋁片。
第三種射線也會在磁場的影響下偏轉，但偏轉的程度不如β射線大，偏轉的方向與β射線正好相反，這說明它是一種帶正電的粒子流，盧瑟福稱它為α射線。α射線的穿透能力最小。一張紙片就可以把它擋住，1/50毫米的鋁片它也穿不過去。
盧瑟福對α射線特別感興趣。通過深入研究，他發現α射線是帶有兩個正電荷的粒子流，粒子的質量幾乎等於氦原子的質量，很可能就是氦原子的正離子，即失去了兩個電子的氦原子。