Atom çekirdeğinin varlığı üzerine ilk çalışma radyoaktifliğin keşfinden sonra elde edilen α ışınlarının bir altın yaprak üzerine düşürülmeleri ile Rutherford tarafından yapılmıştır. Bu çalışma Greiger-Marsten ve Chadwick tarafından birbirinden bağımsız yapılmış ve teori doğrulanmıştır. Rutherford ve çalışma arkadaşları α ışınlarını ince bir altın yapraktan geçimi şekildeki şeması görülen düzeneği kullanarak incelemişlerdir. Bir kurşun blok üzerine açılan ince bin delik üzerine yerleştirilen radyum parçasından elde edilen α ışını demeti altın levha üzerine düşürülmüştür. Altın yaprağı geçen ışınımlar O noktası etrafında birlikte dönebilen bir flüoresans levha ve mikroskop yardımıyla gözlenmiştir. 6.10-5 cm kalınlığındaki altın levha havayı geçirmemektedir. α ışınlarının hava molekülleri içindeki etkisini önlemek içinde sistem vakumlanmıştır.

Altın atomlarının α parçacıklarına göre çok daha büyük olması düşüncesiyle bu ışınlar için altın yaprağın bir set oluşturacağı her ne kadar akla gelebilirse de deneyde bunun tersine olarak α ışınlarının büyük bir kısmının levhayı geçerek yoluna devam ettikleri, küçük bir kısmının da saçılmaya uğradığı deneyle gözlenmiştir. Altından başka diğer maddelerde de aynı deneyler yapılmış ve ışınımların saçılmaya uğrayan kısmının maddenin kalınlığı ile orantılı olduğu bulunmuştur. Bu deneyde Rutherford’un çıkardığı sonuç şudur: Atomların kütleleri son derece küçük boyutlu çekirdeklerde toplanmıştır. Elektriksel boşama olaylarında elektronlar atomdan kopartılarak pozitif iyonlar oluştuğuna göre; elektronlar atomun dış kısmını meydana getirirler. Elektronların atomun dış kısmına tutunabilmeleri için de çekirdeğin pozitif yüklü olması gerekir. Dolayısıyla çekirdeğin bu pozitif yükü onu kuşatan elektronların toplam negatif yüküne eşittir. Elektronlara etki eden Coulomb kuvveti ile evrensel çekim kuvvetinin matematiksel ifadeleri birbirine benzediğine göre çekirdek yada etrafındaki güneş sistemine benzemelidir. Bu düşünceye göre elektronlar çekirdeğin etrafında dönmektedirler. α ışınlarının büyük bir kesiri yaklaşık 2000 atom kalınlığındaki bir altın levhayı geçtiğine göre çekirdeğin çapı atomun çapı yanında çok küçüktür. Güneş ve yıldızlar arasında olduğu gibi çekirdek ve elektronlar arasında büyük bir boşluk vardır. Bu sebeple bir α parçacığının dorudan doğruya çekirdeğe çarpma ihtimali çok azdır. Buna karşın elektronlara çarpma ihtimali daha büyüktür.Ancak elektronların kütlesi α parçacıklarının kütlesinden çk küçük olduğundan böyle bir çarpışmada α parçacıklarının doğrultusu ve hızı değişmez. Fakat elektronları yörüngelerinden çıkartabilirler. Çekirdek ve α ışınlarının her ikisi de (+) oldukları için α ışınları çekirdek tarafından itilir. Bir α taneciği çekirdeğe ne kadar çok yaklaşırsa doğrultusu o kadar değişir. İşte saçılmanın sebebi budur