O famoso Gold Foil Experiment de Ernest Rutherford de 1909 demonstrou que os átomos eram constituídos por um núcleo carregado orbitado por elétrons. Ele publicou suas descobertas em 1911 com uma descrição do que chamou de modelo de átomo de Rutherford. Embora os elétrons tenham sido descritos antes desse experimento, Rutherford foi a primeira pessoa a descrever a existência de um núcleo atômico pequeno e carregado.
O experimento da folha de ouro de Rutherford envolveu a passagem e a deflexão de partículas alfa através de uma fina folha de ouro. A deflexão das partículas alfa ocorreu porque o núcleo carregado dos átomos de ouro mudou a trajetória das partículas alfa. Esta observação era inconsistente com o modelo atual do átomo, conduzindo a teoria do núcleo de Rutherford.
Antes de sua descoberta do núcleo atômico, Rutherford recebeu o Prêmio Nobel de Química em 1908 por sua descoberta de meias-vidas radioativas e sua diferenciação entre radiação alfa e beta.
Em 1917, Rutherford foi a primeira pessoa a dividir com sucesso um átomo usando nitrogênio e partículas alfa. Essa reação levou à descoberta de prótons, que estão contidos no núcleo atômico.
Como mentor, ele foi fundamental para a descoberta do nêutron por James Chadwick, um componente do núcleo atômico, em 1932.