В этих опытах узкий пучок альфа-частиц, испускаемых радиоактивным веществом, направлялся на тонкую золотую фольгу. За фольгой помещался экран, способный светиться под ударами быстрых частиц. Было обнаружено, что большинство альфа-частиц отклоняемом от прямолинейного распространения после прохождения фольги, т. е. рассеивайся, а некоторые альфа-частицы вообще отбрасываются назад. Рассеяние альфа-частиц Резерфорд объяснил тем, что положительный заряд не распределен равномерно в шаре радиусом 10~10 м, как предполагали ранее, а сосредоточен в центральной части атома — атомном ядре. При прохождении около ядра альфа-частица, имеющая положительный заряд, отталкивается от него, а при попадании п ядро отбрасывается в противоположном направлении. Так ведут себя частицы, имеющие одинаковый заряд, следовательно, существует центральная положительно зараженная часть атома, в которой сосредоточена значительная масса атома. Расчеты показали, что для объяснения опытов нужно принять радиус атомного ядра равным примерно 10~15 м.