Doświadczenie ze złotą folią było przeprowadzone pod nadzorem Rutherforda na Uniwersytecie w Manchesterze w 1909 roku przez naukowca Hansa Geigera i studenta Ernesta Marsdena. Doświadczenie nazwano imieniem Rutherforda, szefa Wydziału Fizyki na Uniwersytecie w czasie przeprowadzania eksperymentu, ponieważ nowe teorie, będące wnioskami z wyników tych badań, pochodzą głównie z jego prac.
Metoda doświadczalna i wyniki thumb|200px|Góra: Wyniki oczekiwane: cząstki alfa przenikają przez model atomu Thomsona bez zakłóceń. Dół: Wyniki obserwowane: niewielka część cząstek była odchylona, wskazując na mały, skoncentrowany dodatni ładunek. Uwaga: na ilustracji nie jest zachowana skala; w rzeczywistości jądra atomowe są znacznie mniejsze niż powłoki elektronowe
Eksperyment Rutherforda składał się z serii testów, w których dodatnio naładowane cząstki alfa (jądra helu) bombardowały cienki arkusz złotej folii. Jeśli model atomu zaproponowany przez Thomsona był prawidłowy, to duże cząstki alfa powinny przenikać przez folię bez większych zakłóceń. Tego można by oczekiwać, gdyż cząstki alfa są ciężkie, a ładunek według Thomsona jest szeroko rozproszony. Jednakże rzeczywiste wyniki zaskoczyły Rutherforda.