1909年，卢瑟福和汉斯·盖革以及在英国曼彻斯特大学进行了盖革－马士登实验 。实验是用α粒子束轰击真空室中的金箔。实验表明了原子具有核的特征。在实验中，卢瑟福灵感所至，要求盖革和马士登寻找具有大偏转角的α粒子。在当时，没有任何一个理论预期过这类粒子。这种稀有的偏向被观测到了，并被证明是平滑的但符合高阶偏向角函数。卢瑟福解释了这些数据，并在1911年总结出原子的卢瑟福模型的公式。该模型认为，包含大部分原子质量的带正电的小核與圍繞在四周的小质量電子雲。