Le but de cette expérience est de sonder la structure éventuelle de l'atome en le bombardant avec des particules, car les trajectoires de sortie de ces particules renseignent sur la matière qu'elles ont traversée. Les particules choisies, appelées "alpha", sont chargées électriquement et leur charge est positive.

Rappel: les objets électriquement chargés exercent entre eux des forces. Si les charges sont de signes opposés (+/-) ils s'attirent, si les charges sont de même signe (+/+,-/-) ils se repoussent. Les objets neutres ne ressentent pas les forces électriques.

Si l'atome, dont on sait qu'il est globalement neutre, est lui-même rempli de matière neutre, alors les particules alpha n'ont aucune raison d'être fortement déviées au cours de leur traversée de l'atome. C'est ce qu'a voulu vérifier Rutherford et dans un premier temps, c'est effectivement ce qu'il vit ... Dans un premier temps!

Dans un second temps en effet, il demanda à un étudiant de regarder ce qui ce passait en arrière de l'atome, pour se familiariser avec l'appareillage... Surprise!! Une petite fraction de particules repartent vers l'arrière : cela veut dire qu'il existe au centre de l'atome un coeur dur, un noyau chargé positivement, qui repousse les particules alpha qui s'en approchent.

A l'évidence, on ne peut plus le considérer comme élémentaire: