现在的我们，通过课堂上老师的讲解，书本上的描述和媒体上的科普已经知道原子的大致模样，它是电子围绕中心的原子核运行的结构。原子是组成物质的最小基本粒子，它的直径在10
-10m。在如此小的情况下，科学家们是如何确定它的“模样”。
原子的大致模型
投入到放射性研究
1895年的一天，年仅24岁的卢瑟福踏上了这个叫做英国国家的土地。他不远万里，从新西兰来到了英国，是为了学习到更多的知识。他来到了剑桥大学卡文迪许实验室，在电子的发现者——汤姆孙教授的指导下工作。他的研究方向是无线电波，并在几个月内取得了不错的成绩。他拥有世界上发送和接收无线电报距离最长的技术。
当他得知德国的物理学家伦琴发现了一种穿透力很强的射线时，他果断放弃了自己当前的研究方向，在汤姆孙的鼓励下，他将自己的全部精力由无线电波转向了对放射性的研究。他对这个方向的研究投入了前所未有的精力。
X射线有着广泛的应用
衰变放射出来的到底是什么
1898年，卢瑟福已经移居加拿大的蒙特利尔。这时他已经是麦吉尔大学的教授了，在这里他继续着对放射性的研究。卢瑟福证明了铀原子核衰变放射出来的不是一种射线，而是两种不同的高速带电粒子流，他把这两种射线分别命名为α射线和β射线。
之后他为了想更了解这两种射线到底是什么，又做了大量的实验。他很快证明了β射线就是电子流。而α粒子直到1907年才被他和汤马斯·络兹一起证明是氦原子核。他们的实验原理也很简单，就是将α粒子放入到真空管中，然后用电火花使真空管的电子与α粒子复合形成了新的气体，经过光谱学测量确定就是氦气，这就证明了α粒子其实就是氦原子核。
衰变包含的三种射线
其实放射性物质衰变过程中，会放出三种射线。这第三种射线是由法国一位名叫维拉德的化学家发现的。由于前两种射线被卢瑟福分别命名为α射线和β射线，他索性也就把这第三种射线命名为了γ射线。
这次发现的γ射线才是真正的射线，而不是由粒子组成的。它是一种比X射线波长更短的一种电磁辐射，它的光子能量高达几兆电子伏，比X射线的光子能量高几千倍。放射性原子核为了从高能态回到低能态，会同时放射出这三种射线。
原子的真正“模样”
放射性的发现打开了物理世界里一个新的大门，它极大的促进了原子核物理的发展，它成为了很多科学家手中有力的工具。在1911年，卢瑟福用放射性粒子轰击金箔，发现了令他很诧异的现象，这个实验就是写进教科书中的α粒子散射实验。他让他的学生把α粒子从放射源中激发出来射向金箔，观测α粒子怎样偏转。然后，用显微镜耐心仔细地观察和记录从金箔射出来的粒子打在荧光屏上产生的闪光。
他从最终的实验结果看到，大多数的α粒子沿着直线通过了金箔，而另一些发生了不同角度的偏转，还有一些竟然反弹回来了。这样的结果与他的老师汤姆孙提出的汤姆孙模型大相径庭，按照汤姆孙模型实验的结果理论上不应该有大角度的偏转，更不会有反弹回来的情况。卢瑟福当时形容这件事时说：这种情况就好像是你拿着枪向一片纸射击，子弹却返回来打你一样。他对这个实验结果进行了长时间的思考，最终得出了一个改变微观世界概念的解释。
他认为，实验结果中大多数的粒子是直线穿过了金箔，说明原子内大部分体积是空的。在原子的中心处有一个很小的原子核集中了99%的原子质量，由于原子核的体积很小，所以才会有很小概率的粒子发生大角度的偏转。
α粒子散射实验
经过他缜密的计算，精确地证明了每个粒子的偏转度依赖于入射粒子的原子核之间最靠近的距离，因此出现反弹回来或大角度散射只可能是在原子中心有一个尺度极小的正电荷物体，他称这个为原子核，原子核的直径是原子的万分之一。电子在原子核外围做轨道运动，就像行星绕太阳做轨道运动一样。这个实验使人类对微观世界的认知向前迈进了一大步。
卢瑟福
卢瑟福被后世称作原子核物理学之父，他自己不仅在1908年获得过诺贝尔化学奖。在他的助手和学生当中，有12人也陆续获得过诺贝尔奖。直到1938年去世时，他在原子核物理领域一直是领军人物。他是一个高大自信的人，他的研究一直很顺利，他在晚年对原子核能的理解之深刻已经达到了前所未有的高度。
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