I 1909 gennemførte Rutherford sit berømte guldfolieeksperiment, hvilket førte til opdagelsen af atomkernen. Han observerede, at alfa -partikler, der var kendt for at være positivt ladet, blev afbøjet af guldfolien, med nogle endda hoppende tilbage. Dette fik ham til at foreslå, at atomet havde en tæt, positivt ladet kerne i midten.
Senere, i 1919, gennemførte Rutherford sammen med sine kolleger eksperimenter, der viste, at når alfa -partikler bombarderede nitrogengas, forårsagede de emissionen af protoner. Dette sammen med andre observationer førte ham til at konkludere, at alfa -partikler faktisk var kernerne i heliumatomer.
Derfor krediteres Rutherford med opdagelsen af, at alfa -partikler er heliumkerner.