Lorsqu'on lui annonce, alors qu'il travaille aux champs dans la ferme de ses parents en Nouvelle-Zélande, qu'il vient remporter une bourse d'études de l'Université de Cambridge, Ernest Rutherford se redresse et déclare : « Je viens de cueillir ma dernière pomme de terre ».
Cette ambition l'a bien servi. Engagé en 1898 par l'Université McGill où le Pavillon de physique Macdonald vient d'être inauguré, Rutherford se fixe comme objectif de caractériser le phénomène de radioactivité récemment décrit. Il en vient rapidement à croire que cette force étrange est le résultat de la désintégration de l'atome, concept révolutionnaire qui, selon Frederick Soddy, alors appariteur au laboratoire du Département de chimie, fait entrevoir « un nouveau monde ».
Soddy est disposé à explorer ce nouveau monde. Il va donc réaliser avec Rutherford des expériences qui vont commencer à dévoiler la structure de l'atome. Les travaux de Rutherford sont si novateurs qu'il doit construire les dispositifs servant à mesurer l'activité atomique. Dès 1903, il publie dans une revue londonienne un article intitulé Radioactive Change qui va ouvrir le champ de la physique nucléaire. Ses conclusions - l'atome peut être transformé et chaque atome peut être porteur d'une énorme quantité d'énergie - lui valent le prix Nobel de chimie en 1908. Soddy sera quant à lui Prix Nobel en 1921.
Après son départ de McGill, Rutherford allait signer d'autres percées, notamment la fission de l'atome en 1913, où il dit avoir « brisé la machine et touché le fantôme de la matière ».
À la mort de celui qu'Albert Einstein lui-même a qualifié de « second Newton », le New York Times écrit : « Il était universellement reconnu comme le principal explorateur de l'univers vaste et infiniment complexe de l'intérieur de l'atome, où il pénétré le premier. »