রাদারফোর্ড তাঁর বিখ্যাত আলফা কণা বিক্ষেপণ পরীক্ষার মাধ্যমে পরমাণুর গঠন সম্পর্কে এই সিদ্ধান্তে উপনীত হন যে, পরমাণুর সমস্ত ধনাত্মক আধান এবং প্রায় সমস্ত ভর এর কেন্দ্রে অত্যন্ত ক্ষুদ্র একটি জায়গায় পুঞ্জীভূত থাকে। এই পরীক্ষার মূল পর্যবেক্ষণগুলো ছিল নিম্নরূপ: ১. অধিকাংশ আলফা কণা স্বর্ণপাত ভেদ করে সোজাসুজি চলে যায়, যা নির্দেশ করে যে পরমাণুর অধিকাংশ স্থানই ফাঁকা। ২. কিছু সংখ্যক আলফা কণা সামান্য কোণে বেঁকে যায়, যা নির্দেশ করে যে পরমাণুর ভেতরে কোনো ধনাত্মক আধানের উপস্থিতি রয়েছে যা আলফা কণাকে বিকর্ষণ করছে। ৩. খুব অল্প সংখ্যক আলফা কণা (প্রায় ২০,০০০-এর মধ্যে ১টি) $90^\circ$ অপেক্ষা বড় কোণে বেঁকে যায় এবং কিছু কণা সরাসরি বিপরীত দিকে ফিরে আসে। রাদারফোর্ড গাণিতিক বিশ্লেষণের মাধ্যমে দেখান যে, আলফা কণার এই বিশাল কোণে বিক্ষেপণ তখনই সম্ভব যদি পরমাণুর সমস্ত ধনাত্মক আধান ও ভর একটি অত্যন্ত ক্ষুদ্র আয়তনের কেন্দ্রে কেন্দ্রীভূত থাকে। যদি ধনাত্মক আধান পরমাণুর সর্বত্র ছড়িয়ে থাকতো, তবে আলফা কণার মতো ভারী ও উচ্চ গতিসম্পন্ন কণাগুলো এত বড় কোণে বিকর্ষিত হতো না। এই ক্ষুদ্র ও ধনাত্মক আধানবিশিষ্ট কেন্দ্রকেই তিনি 'পরমাণুর নিউক্লিয়াস' হিসেবে অভিহিত করেন।