Cette expérience est assez simple : une source radioactive émet un flux de particules alpha qui vient bombarder une très fine feuille d'or (les particules alpha ont très peu de masse comparé aux atomes d'or). Un écran recouvert de sulfure de zinc entoure cette feuille d'or, de telle façon que les particules alpha qui heurtent l'écran laissent de microscopiques taches sur le sulfure de zinc.