Rutherford, auxiliado por dois alunos doutorandos, Geiger e Marsden, desnvolve uma série de experimentos envolvendo o bombardeamento de finas lâminas metálicas com feixe de partículas alfa. A partir dos dados obtidos propõe um novo modelo para explicar a estrutura atômica: o "modelo planetário". Segundo Rutherford o átomo seria composto por uma pequeníssima região de alta densidade e carga elétrica positiva constituída por prótons (partículas positivas e massa semelhante à do átomo de hidrogênio), a qual denominou núcleo. Os elétrons estariam fora desta região descrevendo órbitas circulares de raios aleatórios em torno dela.
Experimento de Rutherford
Um fluxo de partículas alfa (α) é emitido pelo elemento radioativo Polônio (Po) (fonte de partículas alfa) em lâminas de ouro. Ele observou que as partículas alfa atravessavam a lâmina em linha reta, mas algumas se desviavam e se espalhavam. Mas porque somente algumas partículas se desviavam enquanto as outras atravessavam a lâmina em linha reta? Somente em 1911, Rutherford esclareceu esse fato. Ele decifrou o que os resultados experimentais realmente significavam: 1. Na eletrosfera dos átomos de ouro existem espaços e algumas partículas atravessavam a lâmina passando por tais espaços. 2. As partículas alfa se desviavam porque colidiam com o núcleo dos átomos de ouro. 3. O núcleo é positivo, por isso repele as partículas alfa de carga positiva. 4. O núcleo é pequeno em relação ao átomo. A falha do modelo de Rutherford é mostrada pela teoria do electromagnetismo, de que toda partícula com carga elétrica submetida a uma aceleração origina a emissão de uma onda electromagnética.
O elétron em seu movimento orbital está submetido a uma aceleração centrípeta e, portanto, emitirá energia na forma de onda eletromagnética.
Essa emissão, pelo Princípio da conservação da energia, faria com que o elétron perdesse energia cinética e potencial, caindo progressivamente sobre o núcleo, fato que não ocorre na prática.
Esta falha foi corrigida pelo Modelo atômico de Bohr.