L'expérience de diffusion alpha de Rutherford est utilisée pour démontrer la structure des atomes. Des faisceaux de particules alpha, noyaux d'atomes d'hélium, sont utilisés pour irradier une feuille d'or. Rutherford a observé quelques particules alpha traversant directement, quelques petites déviations, quelques grandes déviations et quelques particules dispersées en arrière, ce qui indique qu'un atome a un noyau intensément chargé positivement en son centre.
Les particules alpha sont produites par des nucléides radioactifs et sont amenées à frapper une feuille d'or à quelques atomes de profondeur à un angle fixe dans le vide. Une lentille de microscope revêtue de sulfure de zinc fixée à une plaque tournante détecte les particules alpha déviées à divers angles. L'objectif à angle zéro détecte un nombre plus élevé de scintillations par minute, tandis qu'il détecte des taux inférieurs à des angles plus grands.
Les résultats des expériences de Rutherford ont été évalués mathématiquement, et la conclusion est que les particules qui ont traversé indiquent la présence d'un espace vide dans un atome. Les particules moins déviées étaient éloignées du noyau et celles qui étaient plus déviées étaient plus proches du noyau. Les particules qui ont frappé le noyau chargé positivement ont été renvoyées. Le nouveau modèle atomique de Rutherford a été accepté par rapport au modèle du pudding aux prunes.
