Sur la base de l'expérience de la feuille d'or et du modèle d'atome qui en résulte, l'une des principales conclusions est que la majeure partie du volume d'un atome est en réalité de l'espace vide. Dans cette expérience, un faisceau de particules alpha (noyaux d’hélium) a été tiré sur une fine feuille d’or. La plupart des particules alpha ont traversé la feuille d’or sans aucune déviation, mais un petit nombre d’entre elles ont été déviées selon de grands angles. Cela indique que la charge positive et la majeure partie de la masse d’un atome sont concentrées dans un noyau très petit et dense, tandis que les électrons occupent un volume beaucoup plus grand autour du noyau. Ce modèle de l'atome est souvent appelé « atome nucléaire » ou « modèle de Rutherford » en hommage au physicien Ernest Rutherford, qui a mené l'expérience de la feuille d'or.