Doświadczenia "rozproszeniowe" są ważnymi eksperymentami służącymi badaniu najmniejszych struktur. Stosuje się je do wyznaczania przestrzennych rozmiarów cząstek elementarnych i ich budowy.

Kształt i zawartość zawieszonego swobodnie worka można także wyznaczyć przy pomocy swego rodzaju doświadczenia rozproszeniowego. Jeżeli będziemy rzucać piłeczkami w kierunku tego worka, to z obserwacji ich zderzeń można uzyskać informacje o jego wielkości. Jeżeli natomiast użyjemy zamiast piłeczek ostrych strzał, które w większości przypadków przeszywać będą worek, zaś nieliczne tylko zmieniać swój kierunek lotu, to możemy stąd wnioskować, że worek zawiera bardzo małe, twarde obiekty. Gdy w taki obiekt - jądro - trafi ostry pocisk, może się ono rozerwać, a jego składniki wylecą z jądra razem z pociskiem i nieść będą informacje o składzie tego jądra. W 1911 roku fizyk brytyjski Lord Ernest Rutherford wyjaśnił budowę atomu, wykonując doświadczenie z rozpraszaniem cząstek alfa. Jego doświadczenie było prototypem dla współczesnych doświadczeń rozproszeniowych w fizyce cząstek.

Im mniejsze i bardziej energetyczne pociski, tym drobniejsze szczegóły można przy ich pomocy wyznaczyć.

Schemat doświadczenia Rutherforda. Strumień cząstek alfa - jąder He - kierowany jest na cienką folię ze złota. Dokoła folii ustawione są urządzenia pomiarowe dla umożliwienia detekcji cząstek rozproszonych w dowolnym kierunku.

Rutherford i jego współpracownicy naświetlali cienką folię złota małymi, szybkimi cząstkami - jądrami helu uwolnionymi w rozpadzie promieniotwórczym typu alfa. Stwierdzili, że większość tych cząstek przenika przez folię praktycznie bez przeszkód, jednakże niektóre ulegają rozproszeniu zmieniając swój kierunek. Analiza przeprowadzonych pomiarów pozwoliła wyciągnąć tylko jeden wniosek: we wnętrzu atomu musi się znajdować maleńkie masywne jądro o dodatnim ładunku elektrycznym. Naładowane ujemnie elektrony tworzą dokoła tego jądra lekką "powłokę". W eksperymentach prowadzonych w DESY przy użyciu akceleratora - zderzacza HERA, wysokoenergetyczne elektrony rozpraszane są na składnikach lecących naprzeciwko protonów i w ten sposób sondują ich strukturę.