Конец прошлого века был ознаменован двумя выдающимися открытиями: в 1895 г. В.К. Рентген обнаружил новый, неизвестный до этого вид излучения, названный впоследствии рентгеновскими лучами, а в 1896 г. А. Беккерель установил, что уран самопроизвольно испускает невидимые лучи - явление, которое было названо радиоактивностью, а само излучение - ионизирующим излучением. Одновременно было установлено, что оба вида этих излучений обладают способностью ионизировать атомы и молекулы, а также приводить их в возбужденное состояние, вследствие чего ионизированные и возбужденные атомы и молекулы приобретают новые свойства, в частности способность вступать в реак- ции и образовывать соединения, ранее им несвойственные.
Выдающийся английский физик Э. Резерфорд в 1899 г. открыл α- и β-излучения, испускаемые при распаде радионуклидов. В дальнейшем он создал теорию распада радиоактивных веществ и разработал теорию планетарной модели строения атома (1911). В последующие годы были проведены многочисленные исследования реакций, происходящих в различных химических элементах при их бомбардировке α-частицами. В 1918 г. Э. Резерфорд установил, что при облучении α-частицами атомов азота образуются атомы кислорода, т.е. впервые была открыта возможность искусственных ядерных превращений (превращений одних элементов в другие). В 1930 г. было обнаружено, что при бомбардировке ядер бериллия, лития и бора наряду с протонами образуется особый неизвестный вид излучения, названный вначале бериллиевыми лучами, так как при использовании бериллия это излучение оказывалось особенно интенсивным.
Ф. Жолио-Кюри, изучавший это излучение, пришел к выводу, что оно представляет собой элементарные частицы, не имеющие заряда и обладающие высокой проникающей способностью, так как они не притягиваются и не отталкиваются ядрами облучаемых атомов. Английский физик Дж. Чедвик также подтвердил, что данное излучение - это нейтральные частицы, обладающие массой, очень близкой к массе протонов. Он назвал эти частицы нейтронами. Так было сделано одно из крупнейших открытий в области атомной физики - открытие нейтрона.