Der griechische Philosoph Demokrit meinte vor rund 2400 Jahren, dass alle Stoffe aus winzigen, unteilbaren Kugeln bestehen. Diese Vorstellung hielt bis 1897, als Joseph J. Thomson im Experiment die Existenz von Elektronen nachweisen konnte. Er vermutete, dass Atome aus einer gleichmäßig verteilten positiven Ladung und den negativ geladenen Elektronen bestehen, die sich darin wie Rosinen in einem Kuchen befinden. Deshalb nannte man dieses Modell das Rosinenkuchenmodell.

Schematischer Aufbau des Rutherford-Experiments. Es war gewissermaßen das erste „Teilchenbeschleuniger-Experiment„.

1911 konnte Ernest Rutherford aber zeigen, dass dieses Modell nicht stimmen kann. Will man die Struktur von Materie untersuchen, beschießt man sie mit kleinen Teilchen und überprüft deren Verhalten nach dem Zusammenstoß. Das nennt man ein Streuexperiment. Rutherford schoss $\alpha$-Teilchen durch eine Goldfolie von etwa $10^{-7}$ m Dicke. Sein Experiment war das erste dieser Art und die Grundlage aller späteren Versuche mit Teilchenbeschleunigern.

Nach dem Rosinenkuchenmodell war zu erwarten, dass durch die gleichmäßige Verteilung der positiven Atomladung die Alpha-Teilchen kaum abgelenkt werden. Einige wenige prallten aber richtiggehend von der Folie ab und manche flogen sogar wieder in die Gegenrichtung zurück. Rutherford soll dazu bemerkt haben: „Es war so ziemlich das unglaublichste Ereignis, das mir je in meinem Leben widerfahren ist. Es war so unglaublich, wie wenn man eine 15-Zoll-Granate auf ein Stück Seidenpapier abgefeuert hätte, und diese wäre zurückgeprallt und hätte den Schützen getroffen“.