自从英国物理学家JJ汤姆生在研究阴极射线时发现了电子后，人们开始认识到原子中包含有电子。不过，电子是带负电的粒子，而原子是带中性的，所以，原子中一定还存在着带正电的粒子，这个带正电的粒子到底是什么东西呢？
1906年，英国物理学家卢瑟福，做了一个着名的实验。他用一种比原子小，但速度很高的带正电的粒子作为“炮弹”去射击原子，以探测原子内的虚实。这种粒子“炮弹”就是天然放射性元素放射出来的α粒子。实验中，他让α粒子流打在一块荧光屏上，根据屏上的闪光点来判断α粒子打在什么地方。然后，他又在α粒子到荧光屏途中放上一片非常薄的金箔，看它对α粒子的飞行有什么影响。结果卢瑟福发现，在穿过金箔时，绝大多数α粒子畅通无阻，如入“无人之境”，走的是一条直线；可是也有少数α粒子拐了弯，打到旁边去了，极个别的粒子，竟像是碰到很硬的东西一样，又弹了回来。这件事使卢瑟福大吃一惊，他感到“那真是我一生遇到的最难以置信的事了。它几乎就像你用15英寸（合381厘米）的炮弹来射击一张薄纸，而炮弹返回来击中了你那样地令人难以置信。”的确，α粒子比电子重七千多倍，它碰到电子就像炮弹碰到灰尘一样，运动方向不会改变，因此可以推断，α粒子一定是碰到了原子中带正电的粒子才拐弯的，而这种带正电的粒子一定是重而坚实的，否则就不会有一些α粒子拐大弯；它又一定很小，不容易被α粒子碰到，不然，绝大多数的α粒子不会毫无阻挡地笔直穿过射到荧光屏上。
原子中这个带正电的粒子，卢瑟福称它为原子核。
从实验测量知道，各种原子的原子核的半径，大都在一万亿分之一厘米到一千亿分之一厘米之间，就是说，它只有原子半径的十万分之一左右。难怪在卢瑟福的实验中，很少有α粒子能侥幸碰上原子核。
原子核虽然很小，但它却几乎集中了整个原子的质量，因此，它的密度极大。根据计算，核内物质的密度大约为一万万吨每立方厘米！假如把原子核一个个排起来，装满一只火柴盒，那么，这只火柴盒的质量抵得上整个喜马拉雅山。这样超高密度的物质，人们在地球上从未碰到过。然而近年来，天文学家在广阔的宇宙中，却发现了这样超高密度的天体。这说明，在星际空间中，有些天体完全是由原子核组成的。另有一种说法认为，这种超高密度天体的形成，是由于这些天体内部存在着超高压强作用，因而把原子中的电子也压到核里面去了。
