α粒子散射實驗，又稱盧瑟福散射實驗和蓋革－馬斯登實驗，是1909年漢斯·蓋革和歐內斯特·馬斯登在歐內斯特·盧瑟福指導下于英國曼徹斯特大學做的一個著名散射實驗。
實驗是用α粒子轟擊各種金屬箔紙，發現絕大多數α粒子的偏向很小，但少數的偏向角很大甚至大于90度。由此可以證明，一個原子大部分的體積是空的空間，這由沒有被彈回的粒子充分說明。
這個實驗推翻了約瑟夫·湯姆孫創建的湯姆孫模型 。根據這模型，原子是由電子懸浮于均勻分布的帶正電物質里所組成。這個實驗為建立現代原子核理論打下了堅實基礎。
這實驗主要調研三個論題：
測量α粒子從各種不同金屬反射的相對數量。
測量α粒子從不同厚度的薄金箔紙反射的相對數量。
測量α粒子對于白金的入射與反射的數量比例。
左圖：從均勻原子核模型預測的α粒子散射情況，α粒子運動方向只會發生微小偏轉。右圖：盧瑟福等人實際觀測到的情況，小部分的α粒子運動方向會發生大幅度偏轉，因為原子核的正電荷都集中在小范圍區域。
α粒子散射實驗歷史
α粒子散射的實驗完成于1909年。在那時代，原子被認為類比于梅子布丁（物理學家約瑟夫·湯姆孫提出的），負電荷（梅子）分散于正電荷的圓球（布丁）。假若這梅子布丁模型是正確的，由于正電荷完全散開，而不是集中于一個原子核，庫侖位勢的變化不會很大，通過這位勢的阿爾法粒子，其移動方向應該只會有小角度偏差。
在盧瑟福的指導下，蓋革和馬士登發射阿爾法粒子射束來轟擊非常薄、只有幾個原子厚度的白金箔紙。[注 1]然而，他們得到的實驗結果非常詭異，大約每8000個α粒子，就有一個粒子的移動方向會有很大角度的偏差（甚至超過 90°）；而其它粒子都直直地通過白金箔紙，偏差幾乎在2°到3°以內，甚至幾乎沒有偏差。從這結果，盧瑟福斷定，大多數的質量和正電荷，都集中于一個很小的區域（這個區域后來被稱作“原子核”）；電子則包圍在區域的外面。當一個（正價）α粒子移動到非常接近原子核，它會被很強烈的排斥，以大角度反彈。原子核的小尺寸解釋了為什么只有極少數的α粒子被這樣排斥。
盧瑟福對這奇異的結果感到非常驚異。他后來常說：“這是我一生中最難以置信的事件…如同你用15吋巨炮朝著一張衛生紙射擊，而炮彈卻被反彈回來而打到自己一般地難以置信。
盧瑟福計算出原子核的尺寸應該小于? 10^（-14）m。至于其具體的數值，盧瑟福無法從這實驗決定出來。