1911年,英籍新西兰科学家卢瑟福用a粒子散射实验发现了原子核,第一个提出了关于原子结构的行星式模型。他认为原子核就像太阳居于太阳系的中心那样居于原子的中心,若干电子就像行星环绕太阳公转似的围绕原子核旋转。并且断定原子核是集中了原子绝大部分质量的致密小球,具有与电子截然相反的电性--正电荷,于是就把原子核具有的这种正电荷叫核电荷。不过,这种核电荷在不同元素的原子中各有多少,当时还是个未知数。
1913年,荷兰物理学家范登布洛夫提出,原子序数等于核电荷数。
1920年,查德威克做了不同元素的α散射实验,测定核电荷,证明核电荷数等于原子序数。由此可以解释一系列问题。首先,解释了位移定则和同位素现象。元素放射出α粒子,由于核电荷数减少α,相应的,原子序数减少α,元素在周期系中向左位移两个位置;放射β粒子,核内一个中子转变成一个质子,放射出一个电子,核电荷数增加一个单位,元素在周期系中向右移一个位置。
1919年,卢瑟福用α粒子轰击氮,实现了人工核反应。