Thí nghiệm về lá vàng nổi tiếng của Ernest Rutherford năm 1909 đã chứng minh rằng nguyên tử được tạo thành từ một hạt nhân tích điện quay quanh bởi các electron. Ông công bố những phát hiện của mình vào năm 1911 với mô tả về cái mà ông gọi là mô hình Rutherford của nguyên tử. Trong khi các electron đã được mô tả trước thí nghiệm này, Rutherford là người đầu tiên mô tả sự tồn tại của một hạt nhân nguyên tử nhỏ, tích điện.
Thí nghiệm về lá vàng của Rutherford liên quan đến sự di chuyển và làm lệch hướng của các hạt alpha qua một tấm vàng mỏng. Sự lệch hướng của các hạt alpha xảy ra do hạt nhân mang điện của các nguyên tử vàng đã làm thay đổi quỹ đạo của các hạt alpha. Quan sát này không phù hợp với mô hình hiện tại của nguyên tử, thúc đẩy lý thuyết hạt nhân của Rutherford.
Trước khi phát hiện ra hạt nhân nguyên tử, Rutherford đã nhận được Giải Nobel Hóa học năm 1908 nhờ phát hiện ra chu kỳ bán rã phóng xạ và sự phân biệt giữa bức xạ alpha và beta.
Năm 1917, Rutherford là người đầu tiên tách thành công một nguyên tử bằng cách sử dụng các hạt nitơ và alpha. Phản ứng này dẫn đến việc ông khám phá ra proton, chứa trong hạt nhân nguyên tử.
Với tư cách là một người cố vấn, ông đã có công trong việc James Chadwick khám phá ra neutron, một thành phần của hạt nhân nguyên tử, vào năm 1932.
