Совместно с Х. Гейгером в 1909-1910 гг. исполнил экспериментальное исследование прохождения альфа-частиц через тонкие пластинки из золота и других металлов, установив, что некоторая незначительная часть альфа-частиц рассеивается на значительные углы (более 90°). Результаты этих опытов привели Резерфорда к созданию планетарной модели атома.