Model Rutherford

Pada tahun 1909, Hans Geiger dan Ernest Marsden dengan petunjuk dari Rutherford melakukan eksperimen di Laboratorium Fisika Universitas Manchester untuk membuktikan kebenaran dari teori atom yang dikemukakan oleh Thomson. Dalam makalahnya tahun 1909, "On a Diffuse Reflection of the α-Particles", Geiger dan Marsden menjelaskan percobaannya yang membuktikan bahwa partikel alfa dapat dihamburkan dengan sudut lebih dari 90°. Geiger dan Marsden kemudian ingin memperkirakan jumlah total partikel alfa yang dipantulkan. Mereka menempatkan sejumlah kecil radium C (bismut-214) di atas plat timbal, yang memantul pada reflektor platina (R) kemudian ke layar detektor. Mereka menemukan bahwa hanya sebagian kecil dari partikel alfa yang yang mengenai reflektor memantul ke layar (dalam hal ini, 1 dalam 8000).
Rutherford menyangkal model atom J. J. Thomson pada tahun 1911 dengan percobaan lempeng emasnya, di mana ia menunjukkan bahwa atom memiliki inti berat yang berukuran kecil. Rutherford merancang percobaannya, dengan melanjutkan penelitian Philipp Lenard tahun 1903, hanya saja Rutherford mengganti partikel elektron dengan partikel alfa dan lempeng aluminium dengan lempeng emas. Percobaan ini menggunakan partikel alfa (inti atom helium atau ion helium dengan muatan positif) yang dipancarkan oleh unsur radioaktif (radium) pada lempeng logam emas tipis. Deteksi terhadap partikel alfa yang melewati lempeng tersebut dilakukan dengan menggunakan layar yang dilapisi seng sulfida (ZnS) sebagai detektor. Jika model Thomson tersebut benar, seluruh berkas yang dipancarkan akan melewati lempeng emas tersebut. Namun, pada percobaan tersebut, walaupun sebagian besar berkas partikel alfa melewati lempeng tersebut, beberapa berkas ada yang dipantulkan dan dibelokkan dengan sudut yang besar (lebih dari 90°), bahkan terdapat berkas yang dipantulkan kembali ke arah sumber pancar tanpa sedikitpun menyentuh lapis detektor.