Sem perspectivas de obter colocação acadêmica em Cambridge, Rutherford se transferiu, em 1898, para a Universidade McGill, em Montreal (Canadá), onde permaneceu por nove anos. Lá, descobriu um gás nobre, radioativo, mais tarde denominado radônio. Quatro anos depois, ele e o químico inglês Frederick Soddy (1877-1956) descobriram que um elemento se transforma – ou decai, ou transmuta – em outro em decorrência da emissão espontânea de raios alfa ou beta, teoria batizada transmutação dos elementos radioativos.
Carga positivaRutherford concluiu que as partículas alfa emitidas pelo rádio ou radônio tinham carga elétrica positiva, por causa dos desvios observados quando elas passavam em regiões de campos elétricos fortes.
Mancha mal definidaTambém em Montreal, Rutherford observou que raios alfa estavam sendo ligeiramente desviados de sua direção inicial quando passavam através de folhas de mica muito finas (cerca de três centésimos de milímetro), uma vez que um feixe delas acabava por produzir uma mancha mal definida em um filme fotográfico. Essa observação ocupou a mente de Rutherford por quatro anos e foi crucial para a descoberta do núcleo.
