Pada waktu yang hampir bersamaan dengan percobaan Thomson, empat orang fisikawan, yaitu Henri Becqurel, Marie Curie, Pierre Curie, dan Ernest Rutherford meneliti keradioaktifan. Ada tiga jenis partikel sinar radioaktif, yaitu partikel alfa (α) bermuatan positif, partikel beta (β) bermatan negatif dan gamma (γ) yang tidak bermuatan.
Pada tahun 1906, Ernest Rutherford bersama mahasiswanya Geiger dan Marsden meneliti radiasi dari uranium, radium, dan radioaktif lain yang memancarkan sinar α, β dan γ. Radioaktif tersebut disimpan dalam kotak timbel dengan lubang yang sangat kecil sihingga sinar α dalam kotakakan terpancar. Pancaran sinar α digunakan untuk menembak lempeng emas tipis sehingga eksperimen tersebut dikenal dengan eksperimen lempeng tipis emas. Sebagian besar sinar α diteruskan, hanya sedikir yang dipantulkan.
Mengapa sinar α lebih banyak diteruskan dibanding yang dipantulkan oleh lempeng emas? Sinar α yang bermuatan posititf menumbuk partikel pejal (logam emas) yang juga bermuatan positif. Partikel yang muatannya sama akan tolak-menolak. Partikel pejal tersebut dinamakan Rutherford inti atom.Elektron terletak di luar inti pada jarak yang relatif jauh dengan gerakan yang cepat, dikarenakan ada tolakan dari inti yang bermuatan positif.
Setiap atom mempunyai suatu pusat kecil atau inti. Peluang partikel α mendekati inti sangat kecil karena ukurannya yang sangat kecil. Artinya, inti akan menolak partikel α karena inti bernuatan positif seperti partikel α.