Sejarah kimia
nitrogen, sementara Ramsay menduga adanya gas berat yang sampai sekarang belum ditemukan dalam nitrogen di atmosfer. Dengan menggunakan dua metode yang berbeda untuk menghilangkan semua gas yang diketahui dari udara, Ramsay dan Lord Rayleigh dapat mengumumkan pada tahun 1894 bahwa mereka telah menemukan unsur gas monatomik yang bersifat lembam yang membentuk hampir 1 persen atmosfer; mereka menamainya argon.
Tahun berikutnya, Ramsay membebaskan gas lembam lainnya dari mineral yang disebut kleveit; ini terbukti adalah helium, yang sebelumnya hanya dikenal di spektrum matahari. Dalam bukunya The Gases of the Atmosphere (1896), Ramsay menunjukkan bahwa posisi helium dan argon dalam tabel periodik unsur kimia menunjukkan bahwa setidaknya ada tiga gas mulia lagi yang mungkin
ada. Pada tahun 1898 Ramsay dan kimiawan Inggris Morris W. Travers mengisolasi unsur-unsur ini-yang disebut neon, kripton, dan xenon-dari udara yang dicairkan pada suhu rendah dan tekanan tinggi. Sir William Ramsay bekerja dengan Frederick Soddy untuk menunjukkan, pada tahun 1903, bahwa partikel alfa (inti helium) terus diproduksi selama peluruhan radioaktif sampel radium. Ramsay
dianugerahi Hadiah Nobel bidang Kimia pada tahun 1904 sebagai pengakuan atas "layanan dalam penemuan unsur gas lembam di udara, dan penentuan tempatnya dalam sistem periodik."
Pada tahun 1897, J. J. Thomson menemukan elektron menggunakan tabung sinar katoda. Pada tahun 1898, Wilhelm Wien menunjukkan bahwa sinar kanal (aliran ion positif) dapat dibelokkan oleh medan magnet, dan bahwa jumlah defleksi sebanding dengan rasio massa terhadap muatan. Penemuan ini akan menghasilkan teknik analisis yang dikenal sebagai spektrometri massa pada tahun 1912.
Marie Skodowska-Curie adalah seorang fisikawati dan kimiawati Perancis kelahiran Polandia yang terkenal dengan penelitian rintisannya tentang radioaktivitas. Dia dan suaminya dianggap telah meletakkan batu penjuru zaman nuklir dengan penelitian mereka tentang radioaktivitas. Marie terpesona dengan karya Henri Becquerel, seorang fisikawan Perancis yang menemukan pada tahun 1896 bahwa uranium
melepaskan sinar yang mirip dengan sinar-X yang ditemukan oleh Wilhelm Röntgen. Marie Curie mulai mempelajari uranium pada akhir 1897 dan berteori, menurut sebuah artikel tahun 1904 yang dia tulis untuk majalah Century, "bahwa emisi sinar oleh senyawa uranium adalah sifat logam itu sendiri-bahwa itu adalah sifat atom unsur uranium yang terlepas dari keadaan kimia atau
fisikanya." Curie mengambil pekerjaan Becquerel beberapa langkah lebih jauh, melakukan eksperimennya sendiri pada sinar uranium. Dia menemukan bahwa sinarnya tetap konstan, tidak peduli kondisi atau bentuk uraniumnya. Sinar itu, dia berteori, berasal dari struktur atom unsur. Ide revolusioner ini menciptakan bidang fisika atom dan Curie menciptakan kata radioaktivitas untuk menjelaskan fenomena tersebut.
Pierre dan Marie lebih jauh mengeksplorasi radioaktivitas dengan bekerja memisahkan zat dalam bijih uranium dan kemudian menggunakan elektrometer untuk melakukan pengukuran radiasi guna 'melacak' jumlah unsur radioaktif renik yang tidak diketahui di antara fraksi yang dihasilkan. Bekerja dengan mineral pitchblende, pasangan ini menemukan unsur radioaktif baru pada tahun 1898. Mereka menamakan unsur tersebut
polonium, sesuai negara asal Marie, Polandia. Pada tanggal 21 Desember 1898, pasangan Curie mendeteksi adanya bahan radioaktif lain dalam pitchblende. Mereka mempresentasikan temuan ini pada French Academy of Sciences pada tanggal 26 Desember, mengusulkan bahwa unsur baru itu disebut radium. Pasangan Curie kemudian bekerja untuk mengisolasi polonium dan radium dari senyawa alami untuk membuktikan bahwa keduanya adalah unsur
baru. Pada tahun 1902, pasangan Curie mengumumkan bahwa mereka telah menghasilkan satu desigram radium murni, yang menunjukkan keberadaannya sebagai unsur kimia yang unik. Sementara butuh tiga tahun bagi mereka untuk mengisolasi radium, mereka tidak pernah bisa mengisolasi polonium. Seiring dengan ditemukannya dua unsur baru dan teknik penemuan untuk mengisolasi isotop radioaktif, Curie
mengawal studi pertama di dunia dalam pengobatan neoplasma, dengan menggunakan isotop radioaktif. Dengan Henri Becquerel dan suaminya, Pierre Curie, dia dianugerahi penghargaan Hadiah Nobel bidang Fisika 1903. Dia adalah pemenang tunggal Hadiah Nobel bidang Kimia 1911. Dia adalah wanita pertama yang memenangkan Hadiah Nobel, dan dia adalah satu-satunya wanita yang memenangkan penghargaan tersebut dalam dua bidang yang berbeda.
Saat bekerja dengan Marie untuk mengekstraksi zat murni dari bijihnya, usaha yang benar-benar membutuhkan sumber daya industri namun dapat mereka capai dalam kondisi yang relatif primitif, Pierre sendiri berkonsentrasi pada studi fisika (termasuk efek luminasi dan kimia) radiasi baru. Melalui aksi medan magnet pada sinar yang dihasilkan oleh radium, ia membuktikan adanya partikel listrik positif,
negatif, dan netral; inilah yang kemudian disebut oleh Ernest Rutherford sebagai sinar alfa, beta, dan gamma. Pierre kemudian mempelajari radiasi ini dengan kalorimetri dan juga mengamati efek fisiologis radium, sehingga membuka jalan menuju terapi radium. Di antara penemuan Pierre Curie adalah zat feromagnetik yang menunjukkan transisi suhu kritis, yang di atas suhu tersebut
zat kehilangan perilaku feromagnetiknya- ini dikenal sebagai "titik Curie". Dia terpilih menjadi anggota Academy of Sciences (1905), setelah pada tahun 1903 bersama Marie menerima Medali Davy Royal Society yang bergengsi dan bersama-sama dengan Marie dan Becquerel mendapat Hadiah Nobel bidang Fisika. Dia dilindas sebuah kereta kuda di rue Dauphine, Paris pada tahun 1906 dan meninggal seketika. Karya lengkapnya diterbitkan pada tahun 1908.
Kimia dan fisikawan kelahiran Selandia Baru Ernest Rutherford dianggap sebagai "bapak fisika nuklir." Rutherford terkenal karena menemukan nama alfa, beta, dan gamma untuk mengklasifikasikan berbagai bentuk "sinar" radioaktif yang kurang dipahami pada masanya (sinar alfa dan beta adalah berkas partikel, sedangkan sinar gamma adalah bentuk radiasi elektromagnetik berenergi tinggi).
Rutherford membelokkan sinar alfa dengan medan listrik dan medan magnet pada tahun 1903. Bekerja dengan Frederick Soddy, Rutherford menjelaskan bahwa radioaktivitas disebabkan oleh transmutasi unsur, yang sekarang diketahui melibatkan reaksi nuklir.
Dia juga mengamati bahwa intensitas radioaktivitas unsur radioaktif menurun selama jumlah waktu yang unik dan teratur sampai pada titik stabilitas, dan dia menamai waktu menjadi setengah itu dengan "waktu paruh" (English: "half-life"). Pada tahun 1901 dan 1902 ia bekerja dengan Frederick Soddy untuk membuktikan bahwa atom dari satu unsur radioaktif secara spontan akan berubah menjadi atom lain, dengan mengeluarkan
potongan atom pada kecepatan tinggi. Pada tahun 1906 di University of Manchester, Rutherford mengawasi sebuah eksperimen yang dilakukan oleh murid-muridnya Hans Geiger (dikenal dengan pencacah Geigernya) dan Ernest Marsden. Dalam eksperimen Geiger-Marsden, seberkas partikel alfa, yang dihasilkan melalui peluruhan radioaktif radon, diarahkan secara normal ke selembar foil emas yang sangat tipis dalam bejana evakuasi. Di
bawah model puding prem yang berlaku, partikel alfa semuanya harus melewati foil dan menyentuh layar detektor, atau setidaknya telah dibelokkan, beberapa derajat.
Namun, kenyataannya mengejutkan Rutherford. Meskipun banyak partikel alfa berhasil melewatinya seperti yang diharapkan, banyak lainnya dibelokkan dengan sudut kecil sementara yang lain dipantulkan kembali ke sumber alfa. Mereka mengamati bahwa persentase partikel yang dibelokkan dengan sudut yang jauh lebih besar dari 90 derajat sangat kecil. Percobaan foil emas menunjukkan pembelokan besar untuk