原子的内部结构又是个什么样子呢？在20世纪初，科学界说法不一。有的说原子像台球，而英国物理学家卢瑟福的老师汤姆生认为像西瓜。
“老师的假说到底对不对呢？”卢瑟福想，假如说原子真像个西瓜，如果用比原子更小的粒子做“炮弹”来轰击它，必然很容易穿过它而笔直地前进。他决定用一种叫做“α”的粒子做“炮弹”来做一次轰击原子的实验。
卢瑟福在助手盖革和马斯登的帮助下制作了一部α射线侦测仪器。卢瑟福通过实验发现，情况并不是像老师说的那样。卢瑟福把原子结构模型形象地比喻为“小太阳系”：“原子既不是台球，也不是西瓜，而是一个空旷的结构。它的中心有个体积极小，带阳电的核，外面绕着核转的是带阴电的电子。打个比方：原子核好比太阳，是原子的中心；电子就像行星，绕着太阳转……”
1911年卢瑟福公开了他的研究成果。卢瑟福创立的崭新的原子结构理论具有划时代的意义，原子物理学从此诞生了！
