1911 年、ニュージーランドの物理学者アーネスト・ラザフォード (1871-1937) は、それまで採用されていたトムソンの原子模型についての知識を深めることを目的とした実験を実施しました。この場合、原子は（負の）電子で覆われた、質量ではなく正の電荷を帯びた球体となり、その総電荷はゼロになります。
この実験を実行するために、彼はポロニウムのサンプルから得られるアルファ (α) 粒子のビームを非常に薄い金箔 (厚さ約 10 -4 mm) に照射しました。下の図によると、ポロニウムは穴の開いた鉛ブロックの中にあり、そこからアルファ粒子の放出だけが逃げることができます。
さらに、鉛板の中心に穴を開けて配置し、ビームを金シートの方向に誘導しました。そして最後に、蛍光物質である硫化亜鉛で覆われたスクリーンがブレードの後ろに配置され、アルファ粒子がたどる経路を視覚化することができました。
この実験の終わりに、ラザフォード氏は、アルファ粒子のほとんどがスライドを通過し、偏向も反動もしないことに気づきました。一部のアルファ粒子は逸れましたが、逆行したものはほとんどありませんでした。
これらのデータに基づいて、ラザフォードは、ダルトンの考えに反して、原子が巨大であるはずはないと結論付けました。しかし、実際には、下の図が示すように、原子の大部分は空であり、非常に小さく密度の高い正の原子核が含まれています。
金箔中のアルファ粒子の挙動
原子の大部分は空であるため、ほとんどの粒子はその経路内で変化しません。
さらに、アルファ粒子は、金箔を構成する原子核と同じようにプラスであるため、これらの原子核の近くを通過すると、逸脱します。これらの核は非常に小さいため、この事実の発生率は低くなります。そして、アルファ粒子が原子核に直接衝突すると（発生率はさらに低いですが）、互いに反発し合うため、反動する粒子はほとんどありませんでした。
このようにして、ラザフォードは惑星系に似た原子モデルを作成しました。つまり、太陽が核であり、惑星は核の周りを回転する電子です。
原子のラザフォードモデル
しかし、疑問が生じます。等しい符号の電荷が互いに反発する場合、原子核内に陽子と呼ばれる正の粒子しか存在しない場合、原子はどのようにして安定を保つことができるのでしょうか?
1932 年に、3 番目の亜原子粒子である中性子が発見されたとき、この疑問は満足のいく答えを得ました。中性子は、原子核内に留まり、陽子を互いに隔離し、起こり得る反発を防ぎ、原子核の崩壊を防ぐ電荷を持たない粒子です。 ）。