ג'ון קוקרופט
מחקר גרעיני

בהמלצת מורו ווקר, שהיה אז מנהל המחקר בחברת מטרופוליטן ויקרס, קוקרופט התקבל כתלמיד מחקר במעבדת קוונדיש אותה ניהל ארנסט רתרפורד. הוא החל לימודיו כתלמיד לתואר שלישי בשנת 1924, כשהוא נעזר בשתי מלגות לימודים. הוא כתב את עבודת הדוקטורט בהנחיית רתרפורד שכותרתה: "על התופעה המתרחשת בעיבוי זרמים מולקולריים על פני משטחים". ב-6 בספטמבר 1925 קוקרופט קיבל תואר דוקטור, באותה עת שימש עוזר לפיזיקאי הרוסי פיוטר קפיצה, שחקר את תחום הפיזיקה של שדות מגנטיים בטמפרטורות קור קיצוניות. במסגרת עבודתו עם קפיצה סייע קוקרופט בתכנון ובניית מנזלי הליום.
בשנת 1919 רתרפורד הצליח לפרק אטומי חנקן באמצעות חלקיקי אלפא שנפלטו מאטומי רדיום. ניסוי זה וניסויים נוספים הצביעו על מבנה גרעין האטום. כדי להמשיך ולחקור תחום זה היה צורך בחלקיקים מהירים דיים כדי להתגבר על המטען של הגרעין. נושא זה פתח תחום חדש של מחקר במעבדת קוונדיש. רתרפורד היקצה למטרה זו את קוקרופט, תומאס אליבון וארנסט וולטון. יחדיו הם בנו מכשיר שנודע בכינוי "מאיץ קוקרופט-וולטון. מארק אוליפנט תכנן מקור פרוטונים עבורם. נקודת תפנית במחקר הייתה לאחר שקוקרופט קרא מאמר של ג'ורג' גאמוב על מנהור קוונטי. קוקרופט הבין כי כתוצאה מתופעה זו ניתן להשיג את התוצאה הרצויה במתחי חשמל נמוכים בהרבה ממה שסבר בתחילה. הוא חישב כי פרוטונים עם אנרגיה של רק 300,000 אלקטרון וולט יכולים לחדור לגרעין בור. קוקרופט וולטון המשיכו לעבוד על פיתוח המאיץ שלהם במהלך שנתיים. רתרפורד גייס מענק מחקר של אלף ליש"ט מאוניברסיטת קיימברידג' כדי שירכשו שנאי וציוד מחקר נוסף.
ב-5 בנובמבר 1928 קוקרופט נבחר כעמית בסנט ג'ונס קולג'. במרץ 1932 וולטון וקוקרופסט החלו בהפעלת המאיץ שבנו כשהם מפציצים ליתיום ובריליום בפרוטונים בעלי אנרגיה גבוהה. הם ציפו למדוד קרינת גמא, עליה דיווחו מדענים צרפתים, אולם לשווא. בפברואר 1932 הדגים ג'יימס צ'דוויק כי מה שלמעשה ניצפה היה נייטרונים. לאחר מכן החלו קוקרופט וולטון לחפש קרינת אלפא. ב-14 באפריל 1932 וולטון הפציץ מטרת ליתיום והבחין במה שחשב שהוא קרינת אלפא. קוקרופט ורתרפורד שהוזעקו למעבדה אישרו כי אכן הממצא נכון. באותו ערב נפגשו השלושה בביתו של רתרפורד וניסחו מכתב לכתב העת Nature שבו הכריזו על תוצאות הניסוי, הפירוק המלאכותי הראשון של גרעין אטום.
תוצאה זו, המכונה ביקוע גרעיני, הביאה להענקת מדליית יוז לוולטון וקוקרופט בשנת 1938 ופרס נובל לפיזיקה בשנת 1951. שני החוקרים המשיכו בניסוייהם והצליח לבקע גרעין פחמן, חנקן וחמצן בעזרת פרוטונים, דאוטרונים וחלקיקי אלפא. הם הדגימו כי יצרו איזוטופים רדיואקטיביים, כולל פחמן-11 וחנקן-13.
בשנת 1929 קוקרופט מונה למפקח בתחום המדעים המכניים בסנט ג'ונס קולג'. בשנת 1931 מונה למפקח בתחום הפיזיקה. בשנת 1933 התמנה לגזבר זוטר של הקולג' ובמסגרת תפקידו דאג לתחזוקת מבני הקולג' שהיו במצב של הזנחה. קוקרופט דאג לחיווט מחדש של רשת החשמל במבני הקולג'. בשנת 1935 מינה אותו רתרפורד למנהל מעבדת מונד במקומו של קפיצה ששב לברית המועצות. בשנת 1936 נבחר לחבר בחברה המלכותית ובשנת 1939 מונה לפרופסור ע"ש ג'קסון לפילוסופיה טבעית, אחת המשרות הבכירות ביותר בתחום המדעים באוניברסיטת קיימברידג'.
וולטון וקוקרופט היו מודעים למגבלות המאיץ שפתחו. מאיץ טוב יותר, הציקלוטרון, פותח בארצות הברית על ידי ארנסט לורנס. למרות הציוד הנחות הצליחה מעבדת קוונדיש להקדים במחקריה את האמריקאים, אולם קוקרופט לחץ על רתרפורד לרכוש ציקלוטרון למעבדת קוונדיש. רתרפורד אשר נרתע ממחיר המכשיר, הסכים לרוכשו לאחר מתנה של רבע מיליון ליש"ט מהלורד אוסטין. בכסף נרכש ציקלוטרון בקוטר 36 אינץ' ואף נבנה אגף חדש שבו הוצב והופעל. באוקטובר 1938 החל הציקלוטרון לפעול בפיקוחו של קוקרופט ובניית האגף הושלמה בשנת 1940. אולפינט סבר שהציקלוטרון שנרכש אינו גדול דיו והחל בבניית ציקלוטרון גדול יותר, בקוטר 60 אינץ', באוניברסיטת בירמינגהאם. בנייתו של זה התעכבה לאחר פרוץ המלחמה ועם סיומה הפך מכשיר זה לחסר תועלת.