Este autor, y más tarde H. Geiger y E. Marsden, observaron que cuando las partículas alfa emitidas por las substancias radiactivas atravesaban delgadas láminas metálicas, algunas se desviaban mucho de su dirección inicial (v. Rayos alfa). En sus trabajos de los años 1911 y 1912, Rutherford demostró que este resultado podía explicarse suponiendo que en el centro del átomo existe un núcleo diminuto, pesado y con carga eléctrica, en el que está concentrada la casi totalidad de la masa del átomo. La carga del núcleo atómico se atribuye a los Protones que contiene. El protón, núcleo del átomo de hidrógeno con carga eléctrica positiva, tiene aproximadamente una masa de 1,66 x 10-24 g. Su carga es de la misma magnitud, pero de signo contrario que la del electrón, es decir, 4,778 X 10-10 unidades electrostáticas.
Como el átomo es eléctricamente neutro y su núcleo posee carga positiva, debe llevar asociada de alguna manera una carga equivalente negativa. Esta carga está constituida por partículas (electrones) cuya masa es igual a 1/1800 de la del protón. Dichos electrones, en número suficiente para equilibrar la carga positiva del núcleo, se encuentran, no en el interior del núcleo, sino a su alrededor, y se denominan electrones extranucleares. Como el núcleo atómico es de un tamaño parecido al del electrón y el diámetro del átomo varía entre 10000 y 100000 veces el del núcleo, el átomo es, puede decirse, un espacio vacío o poco menos. Salvo para unos pocos elementos, hay una general coincidencia respecto a la disposición de los electrones extranucleares alrededor del núcleo. También se han determinado los niveles de energía correspondientes a dichos elementos. Véase Sistema periódico de los elementos.
