Спільно з Г.Гейгером в 1909–1910 рр. виконав експериментальне дослідження проходження альфа-частинок через тонкі пластинки із золота й інших металів, встановивши, що деяка незначна частина альфа-частинок розсіюється на значні кути (більш як 90°). Результати цих дослідів привели Резерфорда до створення планетарної моделі атома.