Sau thí nghiệm tìm ra electron -loại hạt mang điện tích âm, bằng cách suy luận người ta biết rằng nguyên tử có các phần tử mang điện dương, bởi vì nguyên tử trung hòa điện. Tuy nhiên có một câu hỏi đặt ra là các phần tử mang điện dương phân bố như thế nào trong nguyên tử? Tom - xơn và những người ủng hộ ông cho rằng các phần tử mang điện dương phân tán đều trong toàn bộ thể tích nguyên tử. Trong khi đó Rơ-dơ-pho và các cộng sự muốn kiểm tra lại giả thuyết của Tom - xơn. Họ làm thí nghiệm để tìm hiểu sự phân bố các điện tích dương trong nguyên tử.
Thí nghiệm tìm ra hạt nhân nguyên tử của Rơ -dơ-pho (1911)
Để kiểm tra giả thuyết của Tom -xơn, Rơ-dơ-pho đã dùng tia bắn phá một lá vàng mỏng,xung quanh đặt màn huỳnh quang để quan sát sự chuyển động của các hạt .Kết quả là hầu hết các hạt đi thẳng, một số ít bị lệch hướng, một số ít hơn bị bật ngược trở lại.Điều này cho phép kết luận giả thuyết của Tom-xơn là sai. Phần mang điện tích dương tập trung ở hạt nhân của nguyên tử, kích thước rất nhỏ bé so với kích thước nguyên tử. Nguyên tử có cấu tạo rỗng