Wnioski Dane uzyskane w eksperymencie pokazały, że model atomu Thomsona był nieprawidłowy. Fakt, że wiele cząstek było odchylonych lub wręcz odbitych oznaczał, że atom ma skoncentrowany środek z dodatnim ładunkiem i relatywnie dużą masą. Cząstki alfa albo musiały bezpośrednio zderzać się z dodatnio naładowanym środkiem, albo przelatując w niewielkiej odległości od niego ulegać oddziaływaniom z dodatnim ładunkiem. Ponieważ duża liczba cząstek przenikała przez folię praktycznie bez zakłóceń, dodatni środek musiał być odpowiednio mały w porównaniu do wymiarów atomu – co oznaczało, że wewnątrz atomu przeważają „pustki”.
Ponieważ tor znacznej większości dodatnich cząstek alfa nie ulegał odchyleniom, Rutherford został zmuszony do wniosku, że pozostała część atomu to obszar o bardzo małej gęstości. Cały ładunek był zgromadzony w środkowym obszarze atomu o bardzo dużej gęstości. Rutherford postawił hipotezę, że obie te właściwości mieszczą się w tej samej strukturze fizycznej, którą nazwał „ładunkiem centralnym”, nazwanym później jądrem atomowym.