En 1911, Rutherford a mené sa célèbre expérience en feuille d'or. Dans cette expérience, il a tiré des particules alpha (particules chargées positivement) à une mince feuille de papier d'or. Il a observé que la plupart des particules alpha passaient directement à travers la feuille, mais certaines ont été déviées à de grands angles, et quelques-unes ont même rebondi.
Ce résultat inattendu a conduit Rutherford à proposer le modèle nucléaire de l'atome . Il a conclu que l'atome devait avoir un petit centre dense et positivement chargé appelé le noyau, qui contenait la majeure partie de la masse de l'atome. Les électrons, chargés négativement, orbiteraient le noyau à une distance relativement grande.
La découverte de Rutherford a révolutionné notre compréhension de l'atome et a ouvert la voie à de nouvelles recherches en physique nucléaire.