Ernest Rutherford'un 1909'daki ünlü Altın Varak Deneyi, atomların elektronlar tarafından yörüngede şarj edilmiş bir çekirdekten oluştuğunu gösterdi. Bulgularını 1911'de atomun Rutherford modeli olarak adlandırdığı şeyin açıklamasıyla birlikte yayınladı. Elektronlar bu deneyden önce tarif edilmiş olsa da, Rutherford küçük, yüklü bir atom çekirdeğinin varlığını tanımlayan ilk kişiydi.
Rutherford'un Altın Varak Deneyi, alfa parçacıklarının ince bir altın tabakasından geçip sapmasını içeriyordu. Alfa parçacıklarının sapması, altın atomlarının yüklü çekirdeğinin, alfa parçacıklarının yörüngesini değiştirmesi nedeniyle meydana geldi. Bu gözlem, Rutherford'un çekirdek teorisini yönlendiren mevcut atom modeli ile tutarsızdı.
Atom çekirdeğini keşfetmesinden önce Rutherford, 1908'de radyoaktif yarı ömürleri keşfi ve alfa ve beta radyasyonu arasındaki farkları nedeniyle Kimya'da Nobel Ödülü'nü aldı.
1917'de, Rutherford azot ve alfa parçacıkları kullanarak bir atomu başarıyla bölen ilk kişiydi. Bu reaksiyon atom çekirdeğinde bulunan protonları keşfetmesine yol açtı.
Bir akıl hocası olarak, James Chadwick’in 1932’de atom çekirdeğinin bir parçası olan nötronu keşfetmesinde etkili oldu.
