1895年，德国物理学家伦琴发现了X射线，当时在整个科学界引起了轰动，许多科学家对X射线产生了极大的兴趣。法国物理学家贝克勒尔也着手研究荧光物质是否能发出X射线。他发现一块硫酸铀暴露在阳光下后，能发出强烈的荧光，使包裹在黑纸中的摄影胶片变得敏感，于是他认为X射线与荧光有关。【下一篇】1896年2月26日，他做进一步实验时，连续几个阴天都做不到。3月1日还好好的，实验前他用铀盐检查密封胶片时，发现胶片已经被铀盐曝光了。贝克勒尔渐渐明白，光敏感的真正原因是铀盐发出的一种神秘射线。这种射线被称为“贝克勒尔射线”。人们发现，铀盐发出的辐射不仅能使负片感光，还能像X射线一样穿透一切物质，电离空气体，引起验电器放电。这一发现引起了人们的极大兴趣，法国出生的波兰物理学家玛丽·居里(Marie Curie)立即想到其他元素是否也具有这一性质。她系统地研究了当时已知的各种化合物，并在1898年与德国的施莱特一起发现钍也有这种性质，她建议这种性质应该叫做放射性。经过长期顽强的工作，居里夫妇终于在1898年发现了两种新元素:钋和镭，它们也具有很高的放射性。虽然新的放射性元素相继被发现并开始实际应用，但辐射本身的性质并不清楚。因此，物理学家进行了各种实验。居里夫妇发现镭同时发出两种射线。英国物理学家卢瑟福在这方面的成就最为突出。1899年，他发现放射性物质发出的辐射不是单一的，可以分为带正电荷的A射线和带负电荷的β射线。前者穿透力弱，后者穿透力强。1900年，法国人维拉德发现了第三种射线，即高穿透性的不带电伽马射线。
皮埃尔·居里和他的妻子玛丽·居里在实验室里。居里(右)在他的实验室里
后来贝克勒耳确定了β射线就是1900年).1909年卢瑟福证实了α射线是带有两个正电荷的氦原子核形成的粒子流。 卢瑟福在加拿大麦吉尔大学实验室工作时与欧文斯一起发现了从钍中逸出的气态放射性生成物。1900年卢瑟福给它取了个名叫 “钍射气”。不久（1900年）道思发现了“镭射气”。盖塞耳1905年发现了 “锕射气”其实是氡的三种不同的同位素。根据这些事实，卢瑟福与和他一起工作的英国化学家索迪于1902年提出了一个大胆的假说。他们认为，放射性现象是一种元素的原子自发地转变为另一种元素的原子的结果。这就是放射性元素的嬗变理论。他们宣称： “放射性既是原子现象，又是产生新物质的化学变化的伴生物。”他们指出放射性物质是不稳定的。它不断放射出某种射线进行衰变由母元素嬗变为子元素，直至变成稳定元素为止。 嬗变理论指出了一种放射性元素衰变成另一种元素的原子，但是究竟衰变成了什么元素的原子呢？10年以后（1913年）索迪、鲁塞尔法詹斯提出的位移定律解答了这个问题。发生x衰变时使原子在周期表中下降两格，发生β衰变时使原子在周期表中上升一格，但原子量保持不变。 与此同时，科学家们发现了往往有两个或三个不同的元素有相同的化学性质，但是他们的放射性质却毫无共同之处，原子量也不一样。索迪经过多年的研究，于1913年提出了同位素的概念。所谓同位素就是化学性质相同的一类原子，它们原子量不同，但原子序数相同，在周期表中占据同一位置。
