รัทเธอร์ฟอร์ด และคณะได้ทดลองยิงอนุภาคแอลฟาไปที่แผ่นวัตถุบางๆ
เช่น ไมกา ทองคำ เงิน ปรากฏว่า อนุภาคแอลฟาเกือบทั้งหมดทะลุผ่านวัตถุไปเป็นเส้นตรง
และมีส่วนน้อยที่มีการเบนไปเล็กน้อยและมีเพียง 2-3 ครั้งจากการยิง
10,000 ครั้ง ที่อนุภาคแอลฟาเกิดการเบนมากหรือสะท้อนกลับถ้าโครงสร้างอะตอมเป็นไปตามแบบจำลองอะตอมของทอมสัน
อนุภาคแอลฟาควรจะวิ่งเป็นเส้นตรง เนื่องจากแรงผลักจากเนื้ออะตอมซึ่งเป็นบวกและแรงดูดจากประจุลบของอิเล็กตรอน
จะมีค่าใกล้เคียงกัน
เขาสรุปว่า
1. อะตอมประกอบด้วยประจุไฟฟ้าบวกรวมกันอัดแน่นอยู่ที่ศูนย์กลาง
และเรียกว่า นิวเคลียส ซึ่งจะเป็นที่รวมของมวลเกือบทั้งหมดของอะตอม
2. อิเล็กตรอนมีประจุลบ เคลื่อนที่รอบนิวเคลียสโดยมีระยะห่างจากนิวเคลียสมาก
จากการคำนวณของรัทเธอร์ฟอร์ด พบว่า อะตอมมีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ
10 อังสตรอม แต่นิวเคลียสมีเส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ 10-15 เมตร
จึงต่างกันประมาณหนึ่งแสนเท่า
3. ระหว่างนิวเคลียสกับอิเล็กตรอนเป็นที่ว่าง
ข้อบกพร่องของโครงสร้างอะตอมตามแบบรัทเธอร์ฟอร์ด
- อธิบายไม่ได้ว่าทำไม ที่วนรอบนิวเคลียสจึงไม่สูญเสียพลังงาน
- อธิบายการจัดเรียงตัวของ ในอะตอมที่มี หลายตัวไม่ได้
- อธิบายไม่ได้ว่าทำไมประจุบวกหลายประจุจึงอยู่รวมกันในนิวเคลียสได้
