Năm 1911, nhà vật lí người New Zealand là E. Rutherford đã tiến hành bắn phá một chùm hạt alpha (kí hiệu là α, hạt nhân của nguyên tử helium, mang điện tích +2, có khối lượng gấp khoảng 7500

Hầu hết các hạt α xuyên qua lá vàng. Chứng tỏ nguyên tử có cấu tạo rỗng.

Một số hạt α bị lệc hướng và bật ngược trở lại, chứng tỏ ở tâm nguyên tử chứa hạt nhân mang điện tích âm và có kích thước rất nhỏ so với kích thước nguyên tử.

Xung quanh nguyên tử là các electron chuyển động tạo nên lớp vỏ nguyên tử.

Nguyên tử trung hòa về điện: số đơn vị điện tích dương của hạt nhân bằng số đơn vị điện tích âm của các electron trong nguyên tử.