在α粒子散射实验中，绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但是有少数α粒子却发生了较大的偏转，甚至有极少数α粒子几乎达到180°，像是被金箔弹了回来。α粒子遇到电子后，就像飞行的子弹碰到灰尘一样运动方向不会发生明显的改变，而结果却出乎意料。卢瑟福推测：除非原子的大部分质量集中到了一个很小的结构上，否则大角度的散射是不可能的。