Ernest Rutherford est né le 30 août 1871 à Nelson, en Nouvelle-Zélande, quatrième enfant et deuxième fils d’une famille de sept fils et cinq filles. Son père James Rutherford, un charron écossais, a immigré en Nouvelle-Zélande avec le grand-père d’Ernest et toute la famille en 1842. Sa mère, née Martha Thompson, était une institutrice anglaise qui, avec sa mère veuve, est également partie vivre là-bas en 1855.
Ernest reçoit sa première éducation dans les écoles publiques et entre à l’âge de 16 ans à la Nelson Collegiate School. En 1889, il obtient une bourse universitaire et il se rend à l’Université de Nouvelle-Zélande, à Wellington, où il entre au Canterbury College*. Il obtient une maîtrise en 1893 avec une double mention en mathématiques et en sciences physiques et poursuit ses travaux de recherche au collège pendant une courte période, obtenant le diplôme de B.Sc. l’année suivante. La même année, en 1894, il reçoit une bourse d’études scientifiques de l’Exposition de 1851, qui lui permet d’aller au Trinity College, à Cambridge, comme étudiant chercheur au Cavendish Laboratory sous la direction de J.J. Thomson. En 1897, il obtient le B.A. Research Degree et la Coutts-Trotter Studentship du Trinity College. Une opportunité se présente lorsque la chaire Macdonald de physique de l’université McGill, à Montréal, devient vacante et, en 1898, il part au Canada pour occuper le poste.
Rutherford revient en Angleterre en 1907 pour devenir professeur de physique Langworthy à l’université de Manchester, succédant à Sir Arthur Schuster, et, en 1919, il accepte une invitation à succéder à Sir Joseph Thomson comme professeur de physique Cavendish à Cambridge. Il devient également président du conseil consultatif, gouvernement de Sa Majesté, département de la recherche scientifique et industrielle, professeur de philosophie naturelle, Royal Institution, Londres, et directeur du Royal Society Mond Laboratory, Cambridge.
Les premières recherches de Rutherford, en Nouvelle-Zélande, portent sur les propriétés magnétiques du fer exposé à des oscillations à haute fréquence, et sa thèse s’intitule Magnetization of Iron by High-Frequency Discharges. Il a été l’un des premiers à concevoir des expériences très originales avec des courants alternatifs à haute fréquence. Son deuxième article, Magnetic Viscosity, a été publié dans les Transactions of the New Zealand Institute (1896) et contient une description d’un appareil de mesure du temps capable de mesurer des intervalles de temps d’un cent millième de seconde.
À son arrivée à Cambridge, ses talents sont rapidement reconnus par le professeur Thomson. Lors de son premier passage au laboratoire Cavendish, il invente un détecteur d’ondes électromagnétiques, dont l’élément essentiel est une ingénieuse bobine magnétisante contenant de minuscules faisceaux de fils de fer magnétisés. Il travaille conjointement avec Thomson sur le comportement des ions observés dans les gaz traités aux rayons X, et aussi, en 1897, sur la mobilité des ions en fonction de l’intensité du champ électrique, et sur des sujets connexes tels que l’effet photoélectrique. En 1898, il signale l’existence des rayons alpha et bêta dans le rayonnement de l’uranium et indique certaines de leurs propriétés.
À Montréal, les possibilités de recherche sont nombreuses à McGill, et ses travaux sur les corps radioactifs, notamment sur l’émission des rayons alpha, se poursuivent au laboratoire Macdonald. Avec R.B. Owens, il étudie l' »émanation » du thorium et découvre un nouveau gaz noble, un isotope du radon, qui sera plus tard connu sous le nom de thoron. Frederick Soddy arrive d’Oxford à McGill en 1900 et collabore avec Rutherford à la création de la » théorie de la désintégration » de la radioactivité, qui considère les phénomènes radioactifs comme des processus atomiques – et non moléculaires. Cette théorie a été étayée par un grand nombre de preuves expérimentales, un certain nombre de nouvelles substances radioactives ont été découvertes et leur position dans la série de transformations a été fixée. Otto Hahn, qui découvrit plus tard la fission atomique, travailla sous la direction de Rutherford au laboratoire de Montréal en 1905-06.
À Manchester, Rutherford poursuivit ses recherches sur les propriétés de l’émanation du radium et des rayons alpha et, en collaboration avec H. Geiger, une méthode permettant de détecter une seule particule alpha et de compter le nombre émis par le radium fut mise au point. En 1910, ses recherches sur la diffusion des rayons alpha et la nature de la structure interne de l’atome à l’origine de cette diffusion ont conduit à la postulation de son concept de « noyau », sa plus grande contribution à la physique. Selon lui, pratiquement toute la masse de l’atome et en même temps toute la charge positive de l’atome sont concentrées dans un espace minuscule au centre. En 1912, Niels Bohr le rejoint à Manchester et il adapte la structure nucléaire de Rutherford à la théorie quantique de Max Planck, obtenant ainsi une théorie de la structure atomique qui, avec des améliorations ultérieures, principalement grâce aux concepts d’Heisenberg, reste valable à ce jour. En 1913, avec H. G. Moseley, il bombarde des atomes de différents éléments à l’aide de rayons cathodiques et montre que les structures internes correspondent à un groupe de lignes qui caractérisent les éléments. On peut alors attribuer à chaque élément un numéro atomique et, plus important encore, définir les propriétés de chaque élément par ce numéro. En 1919, au cours de sa dernière année à Manchester, il découvrit que les noyaux de certains éléments légers, comme l’azote, pouvaient être « désintégrés » par l’impact de particules alpha énergétiques provenant d’une source radioactive, et qu’au cours de ce processus, des protons rapides étaient émis. Blackett a prouvé plus tard, avec la chambre à nuages, que l’azote, dans ce processus, pouvait effectivement être transformé en un isotope de l’oxygène. G. de Hevesy était également l’un des collaborateurs de Rutherford à Manchester.
Dirigeant inspirant du laboratoire Cavendish, il a guidé de nombreux futurs lauréats du prix Nobel vers leurs grandes réalisations : Chadwick, Blackett, Cockcroft et Walton ; tandis que d’autres lauréats ont travaillé avec lui au Cavendish pendant des périodes plus ou moins longues : G.P. Thomson, Appleton, Powell et Aston. C.D. Ellis, son co-auteur en 1919 et 1930, soulignait « que la majorité des expériences menées au Cavendish ont réellement été lancées par la suggestion directe ou indirecte de Rutherford ». Il est resté actif et a travaillé jusqu’à la toute fin de sa vie.
Rutherford a publié plusieurs ouvrages : Radioactivité (1904) ; Transformations radioactives (1906), étant ses conférences Silliman à l’Université de Yale ; Rayonnement des substances radioactives, avec James Chadwick et C.D. Ellis (1919, 1930) – un livre minutieusement documenté qui sert de liste chronologique de ses nombreuses communications aux sociétés savantes, etc.; The Electrical Structure of Matter (1926) ; The Artificial Transmutation of the Elements (1933) ; The Newer Alchemy (1937).
Rutherford est anobli en 1914 ; il est nommé à l’Ordre du mérite en 1925, et en 1931 il est créé premier baron Rutherford de Nelson, en Nouvelle-Zélande, et de Cambridge. Il a été élu membre de la Royal Society en 1903 et en a été le président de 1925 à 1930. Parmi ses nombreuses distinctions, il a reçu la médaille Rumford (1905) et la médaille Copley (1922) de la Royal Society, le prix Bressa (1910) de l’Académie des sciences de Turin, la médaille Albert (1928) de la Royal Society of Arts, la médaille Faraday (1930) de l’Institution of Electrical Engineers, le D.Sc. de l’université de Nouvelle-Zélande, et des doctorats honorifiques des universités de Pennsylvanie, Wisconsin, McGill, Birmingham, Édimbourg, Melbourne, Yale, Glasgow, Giessen, Copenhague, Cambridge, Dublin, Durham, Oxford, Liverpool, Toronto, Bristol, Le Cap, Londres et Leeds.
Rutherford épouse Mary Newton, fille unique d’Arthur et de Mary de Renzy Newton, en 1900. Leur unique enfant, Eileen, a épousé le physicien R.H. Fowler. Les principaux loisirs de Rutherford étaient le golf et l’automobile.
Il est mort à Cambridge le 19 octobre 1937. Ses cendres ont été enterrées dans la nef de l’abbaye de Westminster, juste à l’ouest de la tombe de Sir Isaac Newton et par celle de Lord Kelvin.
Cette autobiographie/biographie a été écrite au moment de la remise du prix et publiée pour la première fois dans la série de livres Les Prix Nobel. Elle a ensuite été éditée et republiée dans Nobel Lectures. Pour citer ce document, il faut toujours indiquer la source comme indiqué ci-dessus.
* Le Canterbury College (aujourd’hui Université de Canterbury) était situé à Christchurch, mais était administré depuis l’Université de Nouvelle-Zélande, à Wellington.