经过多次的实验研究，卢瑟福发现原子的重量几乎都集中在中间这个极小的原子核上面。因为"阿尔法粒子“带的是正电，所以只有正好撞向带有正电的原子核时才会反射回来，而那些靠近原子核的“阿尔法粒子”就只是偏转了方向。卢瑟福当时通过计算得出，原子核的直径大约是10^(-14)米，体积只有整个原子大小的几千亿分之一。如果把原子比作一个足球场，那原子核还不到一只苍蝇那么大。
后来卢瑟福和他的事们，不断的轰击了很多不同的物质，他们发现不同原子的原子核的电荷数和重量都不一样，并且据此还发现了中子和质子。于是，此时卢瑟福的原子模型就是这样子的：带正电的质子和不带电的中子组成了原子核，而带负电的电子就围绕着原子核在转，就像行星绕着恒星旋转一样。
但是卢瑟福的这个原子模型，还存在着一些没法解释的问题。比如：带负电的电子绕着带正电的原子核旋转，正负电子相互吸引，电子为什么不堕入原子核里?当时卢瑟福对此的解释是，电子绕着原子核心旋转，就像行星绕恒星旋转一样，有一个离心力平衡了吸引力，所以电子没有跌入原子核中。但这种说法是站不住脚跟的，电子绕着原子核运动，属于变速运动，而麦克斯韦方程告诉我们，带电物体做变速运动一定会产生辐射。电子在产生辐射中损失能量最终也会堕落到原子核中。计算表明，这样绕原子核旋转的电子会在10^(-12)秒内就会因为能量损失而瞬间掉入到原子核内。
第二个问题是，原子辐射的光谱线为什么是不连续的?我们知道，光就是电磁波，而光的频率与它的波长成反比，不同的光波对应的就是不同的颜色。所以不同的原子它的电磁辐射不同，它们具有不同的光谱线。但是同一种原子发出来的电磁波，也就是光谱线为什么是一条条不连续的线呢?如氢的原子辐射的光谱线是这样的：
氢原子的辐射光谱