Chimiste et physicien britannique, né à Harborne, Aston obtient, en 1892, une bourse qui lui permet d'effectuer des travaux de stéréochimie avec Frankland. Après avoir suivi un cours de chimie des fermentations, il est chimiste de brasserie à Wolverhampton (1900-1903), mais, en 1903, il est de retour à l'université de Birmingham en qualité de chercheur auprès du physicien Poynting ; puis, professeur assistant jusqu'en 1908, il gagne ensuite le Cavendish Laboratory (Cambridge), où il est l'assistant personnel de J. J. Thomson, avant de devenir professeur titulaire (1913). Durant la Première Guerre mondiale, il est assistant technique auprès du Royal Aircraft Establishment (Farnborough). Après la guerre, il est élu fellow au Trinity College (Cambridge), et il reçoit le prix Nobel de chimie en 1922.
Expérimentateur habile, Aston découvre, en travaillant avec Poynting sur la conduction de l'électricité à travers les gaz raréfiés (hydrogène et hélium), un nouvel espace sombre à faible distance de la cathode (espace d'Aston).
Chargé par J. J. Thomson de perfectionner l'appareil à rayons positifs (méthode des paraboles de J. J. Thomson), il montre, en 1912, que les molécules d'une substance donnée ont la même masse ; J. J. Thomson, travaillant simultanément sur le néon, découvre que ce gaz donne lieu à deux paraboles correspondant à des masses atomiques 20 et 22. Aston est alors chargé de découvrir si la parabole 22 est due au néon ou à une hypothétique molécule Ne—H2. Il entreprend alors une série d'opérations de distillation fractionnée et de diffusion gazeuse pour séparer le néon du « méta-néon ». Il annonce, en 1913, la séparation partielle d'un nouvel élément ayant les mêmes propriétés que le néon, découverte que J. J. Thomson accueille avec scepticisme. Aston entreprend, en 1919, la construction d'un « spectrographe de masse » bien supérieur à l'appareil de J. J. Thomson et montre alors, avec une précision de 1 : 1 000, que le néon est bien un mélange de deux isotopes de masse 20 et 22 dans le rapport 10 : 1.
En 1927, il construit un spectrographe pouvant atteindre une précision de 1 : 10 000, suivi, en 1935, d'un appareil qui atteint le 1 : 100 000.
C'est en 1919 que Aston avait énoncé la règle des nombres entiers suivant laquelle la masse atomique, exprimée à partir de l'oxygène 16, est égale à un nombre entier.
Honoré de plusieurs médailles décernées par différentes institutions scientifiques, il a été président du Comité des atomes de l'Union internationale de chimie.
Ses ouvrages, Isotopes (1922-1924) et Mass Spectra and Isotopes (1933), font toujours autorité.
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