Um das Spektrum von Atomen zu verstehen, entwickelte Rutherford ein geniales Experiment. Zu seiner Zeit war gerade die Radioaktivität entdeckt worden, und ein Alpha-Strahler, also schnelle Helium-Atomkerne, die von radioaktivem Radium emittiert werden, standen zur Verfügung. Rutherford wählte als Zielscheibe für die schnellen Alpha-Teilchen eine Goldfolie, die extrem dünn war, also nur aus wenigen Atomlagen bestand. Um zu messen, wie die Alphateilchen in der Goldfolie abgelenkt werden, verwendete Rutherford Szintillations-Schirme, die beim Auftreffen des Alphateilchens in kompletter Dunkelheit winzige Lichtblitze erzeugten. Durch die Detektion der gestreuten Alpha-Teilchen in allen Winkeln lässt sich etwas über den Aufbau des Goldatoms herausfinden. Es zeigte sich, dass fast alle Goldatome ungestreut durch die Goldfolie hindurchgingen. Ein unerwartetes Ergebnis: Nur sehr wenige Alphateilchen wurden durch die Goldfolie gestreut. Manche aber erstaunlich stark. Was hatte das zu bedeuten?