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根据这些实验结果，1902年卢瑟福、索迪提出元素蜕变假说：放射性是由于原子本身分裂或蜕变为另一种元素的原子而引起的。
这与一般的化学反应不同，它不是原子间或分子间的变化，而是原子本身的自发变化，放射出a、b、g射线，变成新的放射性元素，同时他们将这些实验结果和上述假说整理写成论文：“放射性的变化”。
他们关于元素蜕变的假说一提出来，立即引起物理学界、化学界的强烈反对，因为认为一种元素的原子可以变成另一种元素的原子的观点打破了长期以来认为元素的原子不能变的传统观念，周围的同事们也纷纷告诫他们，千万要小心，以免愚弄自己。
开始时卢瑟福也有点犹豫，但是尊重实验事实的朴素唯物主义思想和科学家的责任感，促使卢瑟福和索迪勇敢地决定，一定要使论文发表。
他们将论文寄到当时在科学界颇有影响的《哲学杂志》时，遭到杂志主编开耳芬勋爵的拒绝。
开耳芬勋爵是英国科学界的泰斗，19世纪最杰出的物理学家之一，在学术问题上开耳芬有一种观点，他认为实验仅是验证理论的一种方法，另外晚年以思想保守而著称的开耳芬实际上是反对元素蜕变理论。
卢瑟福和索迪在提出元素蜕变假说时，根据放射性元素在自发地发射射线的同时，还不断地放出能量这一事实，提出了“原子能”的概念，卢瑟福还用这理论说明太阳能和地热的来源，平息了物理学家和地质学家对此的长期争论，而开耳芬则是物理学家的代表，主张这种能源来自引力收缩。
开耳芬显然不愿意发表卢瑟福和索迪的论文，在这种情况下，卢瑟福只好赶回剑桥，求助于他的导师汤姆逊。
通过实验测定了电子的荷质比，从而证实了电子的存在的汤姆逊，对新的科学发现和理论遭受白眼是很有感触的，因此他毫不迟疑地支持卢瑟福，汤姆逊亲自找到开耳芬，向开耳芬保证这篇文章由他负责，开耳芬才不得不同意刊登卢瑟福和索迪的论文。
关于元素蜕变假说的论文的发表，引起的轰动是可想而知的，起初甚至连居里夫人也表示不能轻易相信，而门捷列夫则不但自己表示怀疑，还号召其他科学家不要相信。
至于开耳芬，尽管同意发表了这篇论文，他还是在1906年和1907年英国科学促进协会的两次年会上一再发起挑战，认为镭产生新元素并不能证明原子的蜕变，而可能镭本身就含有该元素的化合物。
卢瑟福、索迪、居里夫人都对开耳芬进行了反驳，而最有力的反驳莫过于实验事实，于是在提出元素蜕变假说后，卢瑟福、素迪开始了对放射性元素的进一步深入研究。
1899年卢瑟福曾发现铀和铀的化合物所发出的射线有两种，一种极易被吸收，他命名为a射线；另人种有较强的穿透本领，他称之为b射线。
为了探索a、b射线的本质，卢瑟福和索迪利用空气液化机在低温条件下浓缩射气，证明射气是一种气体，这气体与拉姆塞曾发现的惰性气体很相像。
继续研究时，他们又发现镭衰变时放射出氦离子，于是他们推测a射线就是氦离子流。
为了验证这一推测，1903年3月索迪离开了卢瑟福实验室，回到伦敦，和以发现和研究惰性气体商闻名于世的拉姆塞合作，研究放射性镭所放射的气体。
不久他们的实验就确认了卢瑟福和索迪的上述推测，a、射线就是带正电荷的氦离子流。卢瑟福则证明该射线就是电子流。他们的共同努力，终于揭示了放射线的本质。
卢瑟福、索迪的开创性工作吸引了许多年轻的科学家，就在1903年以后的几年，人们不断地用各种方法从铀、钍、锕等放射性元素中分离出一种又一种“新”的放射性元素，到1907年，被分离出来并加以研究过的放射性元素已近30种，多到周期表中没有可容纳它们的空位。
这就产生了矛盾，怀疑周期表对放射性元素是否适用，另外人们对这些新发现的放射性元素进行对比研究后，发现有些放射性不同的元素化学性质则完全一样。
例如钍与由它蜕变生成的射钍，尽管放射性显著不同，可是将它们混合后，却难以用化学方法使它们分离，化学性质则完全一样。