在原子的中心存在着原子核，之后，他的学生汉斯·盖革和欧内斯特·马斯登做实验证实这划时代理论，从此开启了一门新的物理学分支——原子核物理学。在这之前的几个代表性发现包括：1896年法国物理学家亨利·贝可勒尔发现天然放射性；居里夫妇于1898年发现放射性元素钋、1902年发现放射性元素镭；1899年，从铀的放射线中，卢瑟福发现了α射线和β射线隔年，法国物理学家保罗·维拉尔发现γ射线，而卢瑟福和贝可勒尔等人又通过多个实验进一步判断了这几种射线的本质。1919年，卢瑟福使用α粒子（氦核）轰击氮原子，将氮原子的一个质