Thí nghiệm Rutherford, hay thí nghiệm Geiger-Marsden, là một thí nghiệm thực hiện bởi Hans Geiger và Ernest Marsden năm 1909[1] dưới sự chỉ đạo của nhà vật lý người New Zealand Ernest Rutherford, và được giải thích bởi Rutherford vào năm 1911[2], khi họ bắn phá các hạt tích điện dương nằm trong nhân các nguyên tử (ngày nay gọi là hạt nhân nguyên tử) của lá vàng mỏng bằng cách sử dụng tia alpha. Thí nghiệm đã cho thấy các hạt nhân nguyên tử nằm tập trung trong một không gian rất nhỏ bé (cỡ femtomét), so với kích thước của nguyên tử (cỡ Ångström), lật đổ giả thuyết trước đó về nguyên tử của J. J. Thomson (mô hình mứt mận cho nguyên tử).Thí nghiệm cũng cho thấy hiện tượng tán xạ Rutherford, sự tán xạ của các hạt alpha trên các hạt nhân nguyên tử. Hiện tượng này còn được gọi là tán xạ Coulomb do lực tương tác là lực Coulomb. Tán xạ này ngày nay được ứng dụng trong kỹ thuật nghiên cứu vật liệu gọi là tán xạ ngược Rutherford. Kiểu tán xạ này cũng được thực hiện vào những năm 1960 để khám phá bên trong hạt nhân.