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1907年，卢瑟福在英国曼彻斯特大学，与助手托马斯·罗伊兹（Thomas Royds，1884—1955）确证了α射线是氦离子。而来到伦敦大学工作的索迪也得到了类似的结论。1908年，卢瑟福因为核物理的研究而获得诺贝尔物理学奖。而在前一年，汤姆生已经因发现电子获得了这一荣誉。
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但放射性领域还有一些问题待解答，如1899年，英国化学家威廉·克鲁克斯（William Crookes，1832—1919）在分离铀矿物过程中，发现一部分铀具有放射性，另一部分铀却无放射性。一些放射性元素的原子量不同，但化学性质却相同。当时测算原子序数和原子量的方法不够精密。
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1913年，弗里德里克·索迪来到哥拉斯哥大学，希望进一步研究元素放射问题。但“一战”即将爆发，男学生和实验人员，大多被动员参军、生产军火或参加政府其他活动，他只得请埃达·弗洛伦丝·兰姆瑞·希钦斯（Ada Florence Remfry Hitchins，1891—1972）等几位女学生做自己的助手。而埃达·希钦斯也有机会发挥自己细致严谨的特点，实验工作一丝不苟。1914年，索迪又带她去阿伯丁大学工作。在此期间，通过希钦斯准确的实验，索迪提出了他的同位素理论：质子数相同，原子量不同的元素，互为同位素，化学性质相似。并且，他提出了核衰变后原子序数的位移规律。1921年，索迪获得诺贝尔化学奖。但是第一次世界大战对索迪产生了很大的影响，使他转向经济、社会研究。
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“一战”后，弗朗西斯·威廉·阿斯顿（Francis William Aston，1877—1945）返回卡文迪许实验室工作。他在研究同位素时发明了质谱仪。他用感光片记录在磁场中被分离的离子束，根据标准物质谱线来确定相应谱线的元素。用这种仪器，他发现了200余种同位素，并于1922年获得诺贝尔化学奖。
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因为通过放射性强的元素辐射（轰击）其他元素，就可能产生新的同位元素，因此大家都希望获得高能量的粒子，观察高能粒子对核反应的影响。
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粒子加速器的发现
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1930年，在加州大学图书馆的一个晚上，刚刚晋升为教授的欧内斯特·奥兰多·劳伦斯（Ernest Orlando Lawrence，1901—1958）在苦苦思索通过加速获利高能粒子时，想到了回旋加速的办法，粒子在磁场内做平面环形运动，在某一点置一个加速电场，使粒子每回旋一周就被加速一次，这样就可以得到高速粒子，他赶紧把这个灵感记录到一张手边的餐巾纸上。经过不断改进，1932年，他和学生一起建成了第一个实用的加速器。他于1939年获得了诺贝尔奖。
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当时知名的粒子物理和核物理学家多是欧洲人，当劳伦斯在欧洲参加相关的学术讨论会并介绍自己的成果时，很多物理学家如詹姆斯·查德威克（James Chadwick）等人对此并不重视。个别欧洲理论物理学家认为科学必须是美和艺术的，劳伦斯的发现只能是一个工程应用而已。但劳伦斯仍然信心十足地向美国政府申请庞大的经费，计划建立更大功率的粒子加速器，并且不断向医学等应用领域介绍他的成果，其中就包括他的弟弟——一位毕业于哈佛医学院的医生。
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放射性同位素应用于肿瘤治疗
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欧内斯特·劳伦斯的弟弟约翰·亨德尔·劳伦斯（John Hundale Lawrence，1904—1991）是一位医生，在他的介绍下，对粒子加速器引起了兴趣，并于1936年到加州大学访问他。欧内斯特·劳伦斯安排自己的中国学生吴健雄（1912—1997）等人，用回旋加速器制成用磷32同位素，让他弟弟做动物试验。
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吴健雄，实验物理学家，被称为“东方居里夫人”
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引自：https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/d/d2/Chien-shiung_Wu_%281912-1997%29_C.jpg/220px-Chien-shiung_Wu_%281912-1997%29_C.jpg
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约翰•劳伦斯首先用小鼠做实验，通过给小鼠注射同位素溶液，白血病小鼠出现好转[3]。随后，他把同位素磷32应用于治疗白血病的人体试验研究。1939年，约翰·劳伦斯乘坐的英国民用航船SS Athenia被德军鱼雷击沉，这是第一艘被德国击沉的英国船只，128人遇难，不过，约翰·劳伦斯幸运得救。他回到美国后继续从事同位素治疗肿瘤的工作。这一工作引起了一位工业家威廉·唐纳（William Donner）的关注，因为唐纳的儿子死于癌症，所以他1942年出资设立了唐纳实验室（Donner Laboratory），支持一这核医学计划，使放射性同位素研究顺利进行。约翰·劳伦斯也因此成为核医学的先驱。
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1940年，美国医学家索尔·赫兹（Saul Hertz，1905—1950）则使用MIT制造的回旋加速器制备出放射性碘同位素，用于治疗甲状腺疾病。经过多位医学家的努力，核医学在20世纪50年代全面发展起来。
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极简新药发现史 [:1700552731]
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战争致用工紧张，女科学家抓住机会获得诺贝尔奖：嘌呤结构类似物的发现（6-巯基嘌呤、咪唑硫嘌呤和别嘌呤醇）
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格特鲁德·埃利恩（Gertrude Elion，1918—1999）的祖父因癌症去世，这成为她长期不懈地从事药物研发工作的一个原因。她的父亲是一位牙科医生，一直与宝来威康（Burroughs Wellcome）药业公司（后来成为GSK公司的一部分）有来往，公司还曾寄一些药物样品到他的办公室。
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埃利恩在1937年，以全班第一名的成绩毕业于亨特（Hunter）大学。因为大萧条，经济尚未完全恢复，作为一位女性，她很难找到一份从事化学研究的理想工作。于是她半工半读，一边在实验室工作，一边兼任高中老师，并且申请了硕士学位（她从未获得正式的博士学位，只是因出色的工作得到了多个大学授予的名誉博士学位），最后每周收入达到20美元。
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“二战”期间，男性多参加战争，国内工作岗位用人紧张起来。1944年，在她父亲的建议下，她来到宝来威康药业公司纽约研究院。在那里，乔治·希钦斯（George Hitchings，1905—1998）雇用了她，并给出50美元每周的工资。
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希钦斯的团队正在开展核苷酸的研究，因为奥斯瓦尔德·埃弗里（Oswald Avery）刚刚发表研究成果，认为核苷酸是DNA的一部分，但当时科学界对DNA之类物质并不了解，而DNA结构的初步确立和功能的认识是20世纪50年代的事情了。
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希钦斯认为，因为细菌、癌症细胞和许多寄生虫都需要大量的核苷酸进行繁衍，那么就可以通过干扰核苷酸而影响它们的生命周期。希钦斯为自己的团队做了分工，让他们自由地研究自己的工作部分。1948年，他们的嘧啶研发组发现了乙胺嘧啶（pyrimethamine）这一抗干酪乳酸菌化合物，后来发现是非常有效的治疗疟疾药物。
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而埃利恩则被分到嘌呤组，研究鸟嘌呤和腺嘌呤。当时的研究条件非常艰苦，只有紫外分外法设备，没有纸色谱和离子交换色谱等相关仪器，嘌呤先制成银离子盐、铜离子盐或苦味酸盐，再用结晶法分离。用磷32同位素标记嘌呤，用盖革计数器测定放射性强度。埃利恩合成了上百种嘌呤相关的化合物，然后研究它们对生物及细胞的影响，并发现了许多有趣的现象，发表了一系列的文章。
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真正的突破是在1950年做出的，她发现一种类嘌呤化合物可以中止白血病细胞的形成。它在动物身上和人身上也有效地抑制白血病，虽然服用的动物和人都出现复发现象并最终死亡。希钦斯对此表示了极大兴趣，认为这种类嘌呤化合物可以干扰生物体内正常的嘌呤代谢，影响核苷酸即DNA的正常功能，通过这种机制可以治疗肿瘤。其他多个科学家团队也都印证了这种机制。
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于是埃利恩开始用这种类嘌呤化合物治疗肿瘤的研究，经过对化合物的优化修饰，然后送往同在纽约的斯隆-凯特林研究所［Sloan-Kettering Institute，今天的纪念斯隆-凯特林癌症中心（Memorial Sloan Kettering Cancer Center），美国排名第一的肿瘤治疗中心］，利用肿瘤细胞进行相应化合物的筛选，在筛选了100多个化合物后，得到了6-巯基嘌呤（6-mercaptopurine，6-MP）。这一药物可以非常有效地抑制小鼠体内的肿瘤。