هشت سال پس از تامسون یعنی در سال ۱۹۱۱ رادرفورد پس از آزمایش معروف ورقه طلای خود مدل دیگری را پیشنهاد کرد. رادرفورد با تاباندن ذرات آلفا به ورقه نازکی از طلا (به ضخامت ۲۰۰۰اتم طلا) مشاهده کرد که بیشتر ذرات از ورقه عبور می‌کنند یا به مقدار کمی منحرف می‌شوند. اما درصد بسیار کوچکی از ذرات (تقریباً یک در ۲۰۰۰۰) با زاویه‌ای بیش تر از ۹۰ درجه بازمی‌گردند. رادرفورد نتیجه گرفت که بخش بزرگی از اتم فضای خالی است و در مرکز اتم هسته چگالی وجود دارد.