1910年，卢瑟福进行了著名的α粒子轰击金箔的实验，他发现大多数α粒子能够穿过金箔继续向前行进，也有一部分α粒子改变了原来行进的方向，但改变的角度不大。只有极少数的α粒子被反弹了回来，好像碰到了坚硬的不可穿透的物体。

卢瑟福认为，这个实验说明金原子中有一个体积很小的原子核，原子的质量和正电荷都集中在原子核内。α粒子通过原子中的空间部分时，不会受到阻力，可以顺利地穿过，但如果碰到原子核，则互相排斥（α粒子和原子核都带正电），α粒子就会被弹回来。

卢瑟福设想，金原子核中有79个质子和118个中子，质量太大，α粒子和金原子核之间的排斥力太大，并不能把金原子核轰开。如果采取两种措施：一方面用能量很高的α粒子来轰击；另一方面，把被轰击的对象改为轻的原子核，例如氮原子核（含有7个质子和7个中子）。那么，α粒子与氮原子核之间的排斥力要小得多，也许能量很高的α粒子有可能把氮原子核轰开。

实验的结果确实像卢瑟福设想的那样，α粒子钻进了氮原子核以后，α粒子中的两个质子和两个中子与氮原子核中的7个质子和7个中子重新组合后，变成了一个氢原子和一个氧原子。

一个原子的原子核被轰开以后，变成了另外两个原子，这意味着化学家已经能够用人工方法合成化学元素了。卢瑟福的发现还改变了19世纪以来化学界认为“元素永远不变”的理论。确实，这位曾经获得1908年诺贝尔化学奖的科学家的探索是具有开创性的。

虽然卢瑟福将原子分裂后得到的都是一些轻元素，但是，想要用人工的方法获得重元素也是可能的。只要能够制造出威力更强的“大炮”，发射出各种高能粒子，就能达到目的。 1929年，美国加州大学物理系教授劳伦斯设计出回旋加速器，被加速的带电粒子的速度接近光速，具有极高的能量。

1940年起，美国化学家西博格和麦克米伦等人，用回旋加速器产生的高能粒子轰击不同元素制成的靶，先后用人工方法制得了镅（méi）、锔（jú）等9种人造元素。到现在为止，各国科学家发现的95号到112号元素，都是在进行原子核反应时制备出来的。