Mark Oliphant
Cavedish Laboratuvarı

1925 yılında Oliphant, Yeni Zelandalı fizikçi Ernest Rutherford'un konuşmasını dinledi ve onun için çalışmak istediğine karar verdi. Bu amacı için Cambridge Üniversitesinde Cavendish Laboratuvarında yerini haketmek için 1927 yılına kadar azimle çalışmıştır. Burdon ile yaptığı cıva çalışmalarından cesaret alarak 1851 Exhibition Bursu için başvurmuştur ve kazanmıştır ona günümüz parasıyla yıllık 17.000 dolara denk gelen bir ücret almıştır. Bu üyeliğe kabul edildiği duyulduğu zaman Ruthford ve Trinity Üniversitelerinin ikisi de Oliphant'ı kabul etmiştir.
Rutherford'un Cavendish Laboratuvarı o zamanlarda, ileri seviye nükleer fizik alanında deneyler yapan dünyadaki sayılı laboratuvardan biriydi. Oliphant Rutheford ve bayan Rutherford tarafından öğlen çay partisine davet edilmişti, bu partiden sonra Cavendish Laboratuvarında araştırma yapan aralarında Patrick Blackett, Edward Bullard, James Chadwick, John Cockcroft, Charles Ellis, Peter Kapitza, Philip Moon ave Ernest Walton ’ın da bulunduğu araştırmacılarla tanışma fırsatı bulmuştur. Bu araştırmacıların arasında iki Avustralyalı Harrie Massey ve John Keith Roberts bulunmaktadır. Oliphant daha sonradan Cockcroft ile yakın arkadaş olmuştur. Laboratuvarda çok fazla yetenekli insan bulunmaktaydı fakat ödeneği azdı ve boşa harcamak istemiyorlardı. Deney ekipmanlarında dize ve sızdırmazlık balmumu yöntemini kullanmışlardır. Oliphant bir deney için kendi para harcayarak ( günümüz parasıyla 800 dolar) kendi vakum pompasını almıştır.
Oliphant ‘Pozitif iyonlu yüklerin metal yüzeyler üzerine nötrlenmesi, İkincil iyonların salınımı’ üzerine yazdığı yüksek lisans tezini Aralık 1929 tarihinde teslim etmiştir. Tezini Rutherford ve Ellis'e sunmuştur. Bu başarıya ulaşması onun için yeni bir hayat amacı demekti ama aynı zamanda 1851 Exhibition bursunun da sona ermesi demekti. Oliphant her yıl sadece beş kişinin seçildiği 1851 Kıdemli Öğrencilik Bursunu güvenceye almıştı (yıllık günümüz parasıyla yaklaşık 29.000 dolar). Bu burs bir yıllıktı ve ayrıca özel durumlarda bir yıl daha uzatılabiliyordu ve Oliphant ikinci yılı da kazanmıştır.
Oliphant'ın ilk çocuğu, Geoffrey Bruce Oliphant 6 Ekim 1930 tarihinde doğmuştur fakat menenjit sebebiyle 3 Eylül 1933 tarihinde ölmüştür. Mezarı işaretsiz olarak olarak Cambridge'de Ascension Parish Burial Ground mezarlığına defnedilmiştir. Mezarı, Sör John ve Lady Elizabeth Cockcroft' un bir yıl öncesinde ölen bebeği Timothy Cockcroft' un yanında yer almaktadır. Daha sonraları kendileri çocuk yapamayan Oliphantlar 1936 yılında dört aylık bir erkek çocuk, Michael John ve 1938 yılında bir kız çocuk, Vivian'ı evlat edinmişlerdir.
1932 ve 1933 yıllarında Cavendish Laboratuvarında çalışan bilim adamları çığır açacak icatlarda bulunmuşlardır. Cockroft ve Walton lityumu yüksek enerjili protonlarla bombaladılar ve dönüşebilir helyum çekirdeğine yerleştirmede başarılı oldular. Bu yapay yollarla atom çekirdeğinin bir başka elementin çekirdeğiyle değiştirilmesinde ilk deneylerdendir. Sonralardan Chadwick yeni bir deney yaparak yeni, yüksüz, neredeyse protonla aynı kütlede bir parçacık bulmuştur; nötron. 1933 yılında Blackett sis odasında pozitron varlığıyla ilgili kanıtlar bulmuş ve pozitronun varlığını onaylamış ve pozitronun karşılıklı spiral izlerini ortaya çıkarmıştır- elektron çifti oluşumu.
Oliphant Blackett'in çalışmalarını takip ederek protonları 600.000 elektronvolt enerjiye kadar ateşleyebilen bir parçacık ivmelendiricisi inşa etti. Sonradan Cockroft ve Walton'un çekirdek yapay ayrışması ve pozitif iyon çalışmalarını doğrulamıştır. Sonraki iki sene altı serilik akademik bildiri yayınlamıştır. 1933 yılında Cavendish Laboratuvarı, Amerikan fiziksel kimyacı Gilbert N. Lewis'den bir hediye olarak birkaç damla ağır su almıştır. İvmelendirici ağır hidrojen çekirdeğini (denütreus) çeşitli hedeflere ateş etmek için kullanılmıştır.
Rutherford ve diğerleriyle çalışmak Oliphant'ın Helyum-3 ve tirityum çekirdeğini keşfetmesini sağlamıştır.
Oliphant lityumun izotoplarını ayırmak için elektromanyetik ayırıcıyı kullanmıştır. Nükleer füzyonu deneysel olarak kanıtlayan ilk kişidir. Döteronun Helyum-3, tirityum ya da diğer döteronlarla tepkimesinden başlangıçtaki parçacıklardan çok daha fazla enerji açığa çıkardığını bulmuştur. Bağlanma enerjisi çekirdeğin içinden ayrılmıştır. Arthur Eddington'un 1920' deki varsayımını takip ederek küçük çekirdek füzyon enerjisinin yıldızlara (Güneş'e) enerji kaynağı sağlayabileceğini öne sürmüştür. Daha büyük bir kesitle döteron-trityum nükleer füzyon reaksiyonu, hidrojen bombasının temeli olmuştur fakat Oliphant bu gelişmeyi öngörmemiştir:
… bir gün hidrojen bombası yapımında kullanılacak bir şey bulduğumuzdan hiç haberimiz yoktu. Bizim merakımız sadece atomun çekirdeğinin yapısıyla ilgiliydi ve bu reaksiyonların keşfi, Amerikalıların söylediği gibi tamamen tesadüf eseridir.
1934 yılında Cockcroft, Cambridge John's Üniversitesinde Oliphant'a aylık 600 dolarlık üyelik ayarlamıştır. Chadwick 1935 yılında Cavendish Laboratuvarını Liverpool Üniversitesi için bıraktığı zaman Oliphant ve Lewis onun yerine Rutherford'un araştırma yönetici asistan pozisyonuna yükselmişlerdir. Bu yükseliş maaşlarının aylık 600 euroya çıkmasını sağlamıştır. St. John'dan gelen parayla birlikte Oliphant'ın rahat bir geliri olmuştur. Oliphant sonunda yeni bir 1.23 MeV'lik bie jeneratörlü (2015'te eşitiyle 447.000 dolar) ivmelendirici laboratuvar teçhiz etmiştir o sırada daha da büyük 2 MeV'lik jeneratör tasarlamıştır. Yeni bir dairesel parçacık ivmelendiricisi tasarlayarak proton hızlandırmayı bulmuştur. 1937 yılında Kraliyet Cemiyetine kabul edilmiştir. Öldüğünde en uzun süreli hizmet veren üyeydi.