A Rutherford-féle szórási kísérletben a bombázó részecskék nagy számban keresztülhaladtak az anyagon, amiből az következik, hogy az atom nem tömör felépítésű. Kiderült, hogy az atom igen kisméretű, pozitív töltésű magból és az elektronok alkotta burokból áll. A mag méretére öt nagyságrenddel kisebb értéket kaptak a mérések során, mint maga az atom mérete. Így érthetővé válik, hogy a mag pontszerű, pozitív töltésnek felel meg, tehát a kémiai folyamatokban az atommag nem is játszik szerepet.

A tudósok figyelme a XX. század első évtizedeiben elsősorban az atom külső tartományára, az elektronburok leírására irányult. Bár az atom magjával kapcsolatos jelenségek már 1896-tól, a radioaktivitás felfedezésétől kezdve jelen voltak a kutatási témákban, a külső burok és a mag vizsgálata csak Rutherford kísérleti eredményeinek következtében válhatott ketté. Ez az 1911-es dátumhoz kapcsolódik. Ettől kezdve vizsgálták tudatosan az atom magját, s a figyelem a neutron felfedezése után, a harmincas években fordul igazán e terület felé.

A magfizikai kutatások során le kellett győzni az elemek egyforma atomjaiba vetett hitet, amit a kémia eredményei mindaddig általános törvényként sugalltak. Az egyes elemek atomjai sem bizonyultak mindig egyformának például tömegük, radioaktivitásuk alapján, s megjelentek a spontán elemátalakulások, ahogyan azt az alkimisták elképzelték. Emellett kiderült, hogy a magban lezajló folyamatok sok nagyságrenddel nagyobb energiafelszabadulással járnak, mint a kémiai folyamatok. Ez elvezetett a tömegmegmaradás és az energiamegmaradás törvényeinek egységesítéséhez, a tömeg-energia ekvivalenciaelv felismeréséhez.