Открытие Беккереля заключалось в обнаружении явления радиоактивности. Он обнаружил, что соли урана спонтанно испускают проникающее излучение, которое может засвечивать фотопластинки, даже если они завернуты в черную бумагу.
Опыт, схема которого изображена на рисунке 156, представляет собой эксперимент по изучению радиоактивности. В этом опыте радиоактивный источник помещался в свинцовый контейнер с узким каналом, через который излучение направлялось на фотопластинку. Между источником и фотопластинкой помещались различные материалы для изучения их влияния на проникающую способность излучения. В результате этого опыта выяснилось, что радиоактивное излучение состоит из трех различных компонентов: альфа-частиц (положительно заряженных), бета-частиц (отрицательно заряженных) и гамма-лучей (нейтральных).
Явление радиоактивности свидетельствовало о том, что атом имеет сложную структуру и может самопроизвольно распадаться, испуская при этом энергию и частицы.
Согласно модели Томсона, атом представлял собой положительно заряженную сферу, в которой равномерно распределены отрицательно заряженные электроны, подобно изюму в пудинге.
Опыт по рассеянию α-частиц, схема которого изображена на рисунке 157, проводился следующим образом: узкий пучок α-частиц направлялся на тонкую золотую фольгу. За фольгой располагался экран, покрытый сульфидом цинка, который светился при попадании на него α-частиц. Наблюдения показали, что большинство α-частиц проходят сквозь фольгу, не отклоняясь, небольшая часть отклоняется на небольшие углы, и лишь незначительное количество α-частиц отклоняется на большие углы или даже отскакивает назад.
Резерфорд сделал вывод, что атом имеет очень маленькое, плотное и положительно заряженное ядро, в котором сосредоточена почти вся масса атома. Альфа-частицы, проходя вблизи ядра, отклоняются из-за электростатического отталкивания. Большие углы отклонения указывают на то, что α-частицы сталкиваются с очень массивным и компактным объектом - ядром.
Согласно ядерной модели Резерфорда, атом состоит из положительно заряженного ядра, в котором сосредоточена почти вся масса атома, и вращающихся вокруг него отрицательно заряженных электронов. Ядро состоит из протонов и нейтронов.