物理学家卢瑟福非常迷恋放射性（比如X射线），有各种各样的问题困扰着他，放射性究竟是什么原因造成的？为什么会有不同的形式？在真空或者空气中它的作用距离有多远？有什么物质能改变它的性质？卢瑟福制定了一系列的实验来探查放射性的秘密。
金箔，碾压的只有几个原子的直径那么薄，一个在被放射性粒子击中时会发光的可移动的屏幕，而盒子里装的是引人注目的明星，一小片金属镭。镭是一种能放射出异常强烈射线的放射源，卢瑟福命名该射线为阿尔法射线，它们不像是真正的光线，而更像是稳定的粒子流，镭放射出那些粒子就像是永远打不完子弹的机枪。
卢瑟福安排他学生一个足够简单的任务，使用镭枪向金箔和磷光板发射阿尔法粒子，计算出有多少粒子能穿透金箔，那意味着在实验过程中，得独坐在黑暗中，计数那些磷光屏幕上微小的几乎是无形的闪烁点，实验非常的繁琐，但卢瑟福坚持要他的学生完成实验。
几个星期过去了，研究小组没有发现任何异常情况，阿尔法粒子似乎能穿透金箔就像其不存在似的。很偶然的情况下，阿尔法粒子穿过金箔时会略微偏转一下，并没有引起重视。但紧随其后的将是科学史上最具有评论价值的消息，这个消息甚至改变了世界。
1909年的一个下午，卢瑟福的助手带来了惊人的消息，在非常偶然的情况下，一个阿尔法粒子被金箔反弹回去了，助手计算了，大概每8000个粒子中会有一个被反弹回去，这是一个微小的百分比，但卢瑟福知道那个消息后浮想联翩，就像是向一张薄纸开枪，子弹居然被反弹了回来。
当时的卢瑟福知道，他已经触摸到了物理学的至高荣誉，诺贝尔奖，虽然他花了一年多的时间去充分理解为什么阿尔法粒子会有如此实验现象，他第一次向人类展示原子的内部结构！到那时人们才刚刚勉强接受原子的客观存在，而卢瑟福知道原子内部还有其自身的内部结构，原子的内部有一个亚原子世界。
卢瑟福意识到，轰击金原子的阿尔法粒子的反弹完全出乎意料，因为原子内部不像我们所熟悉的地球上常见的物体，因此卢瑟福将其看做天体的一部分。他将原子比作一个微型的太阳系，电子是带负电荷的小微粒，围绕着一个非常小的但肯定存在的微粒运转，称之为原子核。
卢瑟福计算出原子核比原子自身小一万倍，这也正是为什么只有八千分之一的阿尔法粒子被反弹的原因，因为其撞到了微小的原子核，而其余的阿尔法粒子穿越原子内的空间而没有碰到任何物质。卢瑟福也因此推断原子内部几乎是空的，所以绝大多数的阿尔法粒子通过金箔而不受任何阻挡，那里确实什么也没有。
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