McGill University
Rutherfordove výskumné schopnosti mu vyniesli profesúru na McGill University v Montreale, ktorá sa pýši jednou z najlepšie vybavených laboratórií na západnej pologuli. Keď obrátil svoju pozornosť na ďalší z mála prvkov, o ktorých je známe, že sú rádioaktívne, zistil, že tórium emituje plynný rádioaktívny produkt, ktorý nazval „emanácia“. To zase zanechalo pevný aktívny depozit, ktorý sa čoskoro rozdelil na tórium A, B, C atď. Je zaujímavé, že po chemickom ošetrení niektoré rádioaktívne prvky stratili svoju rádioaktivitu, ale nakoniec ju získali, zatiaľ čo iné materiály, spočiatku silné, postupne stratili aktivitu. To viedlo k koncepcii polčasu - v moderných podmienkach, intervalu potrebného na to, aby sa rozpadla polovica atómových jadier rádioaktívnej vzorky - ktorá sa pohybuje od sekúnd po miliardy rokov a je jedinečná pre každý rádioelement, a teda vynikajúca identifikačná značka.
Rutherford si uvedomil svoju potrebu odbornej chemickej pomoci s rastúcim počtom rádioaktívnych prvkov. Postupne priťahoval zručnosti demonštrátora Fredericka Soddyho v McGill; Bertram Borden Boltwood, profesor na Yale University; a Otto Hahn, postdoktorandský vedec z Nemecka. So Soddym v Rutherforde v rokoch 1902–03 vyvinul teóriu transformácie alebo teóriu rozpadu ako vysvetlenie rádioaktivity - jeho najväčší úspech v spoločnosti McGill. Alchýmia a jej teórie transformujúcich sa prvkov - ako napríklad olova na zlato - boli už dávno vyhnané z takzvanej modernej chémie; atómy sa považovali za stabilné telá. Rutherford a Soddy však teraz tvrdili, že energia rádioaktivity pochádza z atómu a spontánna emisia alfa alebo beta častice znamená chemickú zmenu z jedného prvku na druhý. Očakávali, že táto ikonoklastická teória bude kontroverzná, ale ich ohromujúci experimentálny dôkaz potlačil opozíciu.
Netrvalo dlho a zistilo sa, že rádioelementy spadajú do troch rodín alebo do rozpadových radov na čele s uránom, tóriom a aktiniom a všetko končí neaktívnym olovom. Boltwood umiestnil rádium do série uránu a na základe Rutherfordovho návrhu použil pomaly rastúce množstvo olova v mineráli, aby ukázal, že vek starých hornín bol v rozmedzí miliárd rokov. Rutherford považoval alfa časticu, pretože mala hmatateľnú hmotu, za kľúč k transformáciám. Zistil, že má pozitívny náboj, ale nedokázal rozlíšiť, či ide o ión vodíka alebo hélia.
Počas svojho pôsobenia v McGill sa Rutherford oženil so svojou láskou z Nového Zélandu a stal sa slávnym. Privítal rastúci počet študentov výskumu vo svojom laboratóriu, vrátane žien v čase, keď málo žien študovalo vedu. Bol žiadaný ako rečník a autor článkov v časopise; taktiež napísal poprednú učebnicu rádioaktivity, Rádioaktivita (1904). Medaile a štipendium v Kráľovskej spoločnosti v Londýne prišiel do cesty. Nevyhnutne prišli aj pracovné ponuky.
