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于是，他请了一年假，在1914年9月携同妻子兼贴身秘书玛格丽特再度来到曼切斯特，继续在卢瑟福实验室中任职。那里却已经物是人非。
半年前，卢瑟福因为其显著的成就获得英国国王晋封骑士爵位。一战开始后，他的精力集中在用声纳探测潜水艇的绝密项目上，无暇再顾及纯科学研究。他的实验室也面目全非。那些来自各地的年轻人全部失去踪影。盖革正在为德国的毒气战效力。达尔文已经参军，在物理学家布拉格（Lawrence Bragg）领导下研究通过监听敌方开炮噪音确定其火炮阵地的方位，卓有成效。
战争爆发时，莫斯利正在澳大利亚开会、度假。他当即设法回国，辞去已得到的牛津大学职位，义不容辞地“插队”入伍担任通讯兵。1915年8月10日，他在土耳其战场上用电话传递讯息时被狙击手击中头部，时年27岁。
他的牺牲在科学界引起轰动。卢瑟福在《自然》杂志上发表长篇讣告，称誉莫斯利为“极少见的天生的实验物理学家”。在历数莫斯利的贡献之后，卢瑟福痛心地指出，不加甄别地将这样的人才送上前线充当普通士兵是国家悲剧（可能受此影响，英国政府后来修改了有关政策）。大西洋彼岸的密立根也撰写悼词，悲愤交加地指出：仅此一例损失就足以证明这场战争的荒唐和罪恶。
1914和1915年的诺贝尔物理学奖相继授给了德国的劳厄、英国的布拉格和他的父亲。他们都是因为X射线散射实验的成果得奖。率先用X射线验证玻尔原子模型的莫斯利在逝世前已被公认会加入这个行列。
丹麦是中立国，玻尔对这一切只能袖手旁观，不被允许参与任何与军事有关的行动。他主动承担了更多的教学任务，尽力而为地继续研究他的原子。在他的新模型问世之后，卢瑟福、索末菲等人都曾经好奇、期待地看他是否能再进一步，解释光谱中更深一层的奥秘，即所谓的“精细结构（fine structure）”。
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