1911 yılında radyo aktif bir maddeden elde ettiği Alfa ışınlarını ince altın bir levha üzerine göndermiş ve ışınların durumunu incelemiş. Bu deney sonucunda gönderilen alfa ışınlarının çoğu levhayı geçerken çok azı sapmaya uğramıştır.
Alfa ışınlarının çoğu levhayı geçtiğine göre atomun büyük bir kısmı boştur. Atomun merkezinde pozitif yüklü protonlar taşıyan bir bölüm vardır. Buraya atom çekirdeği adı verilir. Bir atomda elektronların bulunduğu hacim çekirdeğin hacminden büyüktür. Atomun ağırlığının yaklaşık olarak yarısı protona aittir.