Untuk menguji model atom J.J. Thomson, maka Ernest Rutherford mengadakan percobaan dengan menembak atom-atom dengan partikel-partikel alpha, yaitu partikel dengan massa empat kali massa atom hidrogen dan muatan positif sebesar dua kali muatan elektron. Partikel alpha mempunyai daya tembus yang cukup kuat untuk melalui plat logam yang sangat tipis. Dalam percobaannya, Rutherford menembakkan partikel alpha dengan sasaran target lempengan tipis emas, seperti gambar di bawah ini :
Berdasarkan hasil percobaan
diharapkan semua partikel alpha menembus lurus lempengan emas, akan tetapi
dalam hasil pengamatan diperoleh ada partikel alpha yang dibelokkan bahkan ada yang dibelokkan dengan sudut antara 90o sampai 180o.
Hal terakhir yang tidak cocok dengan model atom Thomson.
Rutherford mengukur sudut-sudut hamburan
partikel alpha dengan teliti. Bila muatan positif tidak menyebar, tetapi
mengumpul pada suatu tempat dalam tiap-tiap atom, maka berdasarkan hukum
Coulomb sudut penyimpangan akan berkisar antara 5o sampai 150o. Berarti gejala
pemantulan kembali partikel alpha tersebut ditolak oleh suatu konsentrasi muatan
positif dalam atom (terjadi gaya tolakan karena muatannya sejenis).