Još u doba antičke Grčke, filozofinagađao o unutarnjoj strukturi tvari. A prvi modeli strukture atoma pojavili su se već početkom 20. stoljeća. Hipotezu J. Thomsona tadašnja znanstvena zajednica nije kritički shvatila - uostalom, već su prije nje bile iznesene razne teorije o tome što se nalazi unutar najmanjih čestica materije.
Do 19. stoljeća znanstvenici su pretpostavljali da je atomje nedjeljivo. Međutim, sve se promijenilo nakon što je Joseph Thomson 1897. otkrio elektron - postalo je jasno da su znanstvenici pogriješili. I Thomsonov i Rutherfordov atomski model predstavljeni su početkom prošlog stoljeća. Prvi se pojavio model W. Thomsona, koji je sugerirao da je atom gruda materije s pozitivnim električnim nabojem. U ovoj gomili ima ravnomjerno raspoređenih elektrona - zato je ovaj model i nazvan "cupcake". Doista, prema njemu su elektroni u materiji raspoređeni poput grožđica u kolaču. Drugi neslužbeni naziv modela je "Puding od grožđica".
Ovaj je model razvijen još detaljnije.J. J. Thomson. Za razliku od W. Thomsona, pretpostavio je da se elektroni u atomu nalaze strogo u istoj ravnini, a to su koncentrični prstenovi. Unatoč jednakoj važnosti modela atoma Thomsona i Rutherforda za tadašnju znanost, vrijedi napomenuti da je J. Thomson, između ostalog, prvi predložio metodu za određivanje broja elektrona unutar atoma . Njegova se metoda temeljila na raspršivanju X-zraka. J. Thomson je sugerirao da bi elektroni bili čestice koje bi trebale biti u središtu raspršivanja zraka. Uz to, upravo je Thomson bio znanstvenik koji je otkrio elektrone. U modernim školama proučavanjem njegovih otkrića započinje proučavanje kolegija iz kvantne mehanike.
Međutim, u usporedbi s Rutherfordovim modelom, modelomThomsonov atom imao je jedan značajan nedostatak. Nije mogla objasniti diskretnu prirodu zračenja atoma. Uz njegovu pomoć bilo je nemoguće reći bilo što o razlozima stabilnosti atoma. Napokon je opovrgnuto kad su izvedeni Rutherfordovi poznati eksperimenti. Istodobno, Thomsonov model atoma nije imao ništa manju vrijednost za tadašnju znanost od ostalih hipoteza. Treba imati na umu da su svi ti modeli koji su bili dostupni u to vrijeme bili isključivo hipotetički.
1906. - 1909. G. Geiger, E. Mardsen i E.Rutherford je proveo eksperimente u kojima su alfa čestice bile raspršene na površini zlatne folije. Atomski modeli Thomsona i Rutherforda ukratko su opisani kako slijedi. U Thomsonovom modelu elektroni su neravnomjerno raspoređeni u atomu, a u Rutherfordovoj teoriji rotiraju se u koncentričnim ravninama. Prepoznatljiv čimbenik u Rutherfordovom eksperimentu bila je uporaba alfa čestica umjesto elektrona. Alfa čestice su, za razliku od elektrona, imale puno veću masu i nisu se podvrgavale značajnim otklonima prilikom sudara s elektronima. Stoga su znanstvenici imali priliku registrirati samo one sudare koji su se dogodili s pozitivno nabijenim dijelom atoma.
Ovo je iskustvo bilo presudno za znanost.Uz njegovu pomoć, znanstvenici su uspjeli dobiti odgovore na ona pitanja koja su autorima različitih modela atoma ostala misterija. Thomson, Rutherford i Bohr, iako su imali isto podrijetlo, ipak su dali nešto drugačiji doprinos znanosti - a rezultati Rutherfordovih eksperimenata u ovom slučaju bili su nevjerojatni. Pokazalo se da su njihovi rezultati upravo suprotni onome što su znanstvenici očekivali vidjeti.
Većina alfa čestica prošla je kroz limfolija duž ravnih (ili gotovo ravnih) staza. Međutim, putanje nekih alfa čestica odstupale su pod značajnim kutovima. I to je bio dokaz da je u atomu postojala formacija vrlo velike gustoće i da je imala pozitivan naboj. 1911. godine, na temelju eksperimentalnih podataka, predstavljen je model strukture atoma Rutherford. Thomson, čija se teorija prije smatrala dominantnom, u ovo je vrijeme nastavio raditi u laboratoriju Sveučilišta Cavendish. Do kraja svog života znanstvenik je nastavio vjerovati u postojanje mehaničkog etera, usprkos svim uspjesima u znanstvenim istraživanjima toga doba.
Sumirajući rezultate pokusa, ErnestRutherford je iznio glavne odredbe svoje teorije: prema njoj se atom sastoji od teške i guste jezgre vrlo malih dimenzija; oko te jezgre nalaze se elektroni u neprekidnom kretanju. Orbitalni radijusi ovih elektrona također su mali: oni su 10-9 m. Ovaj je model dobio naziv "planetarni" zbog sličnosti s modelom Sunčevog sustava. U njemu se planeti kreću eliptičnim putanjama oko ogromnog i masivnog središta s gravitacijom - Sunca.
Elektroni se okreću u atomu s takvim divombrzine koje stvaraju oko površine atoma nešto poput oblaka. Prema Rutherfordovoj teoriji, atomi su smješteni na određenoj udaljenosti jedni od drugih, što im omogućuje da se ne drže zajedno. Napokon, oko svakog od njih nalazi se negativno nabijena elektronska ljuska.
Koje su glavne razlike između njih dvojenajvažnije teorije o strukturi atoma? Rutherford je pretpostavio da se u središtu atoma nalazi jezgra s pozitivnim električnim nabojem, a čiji je volumen, u usporedbi s veličinom atoma, zanemariv. Thomson je, međutim, pretpostavio da je čitav atom formacija s velikom gustoćom. Druga glavna razlika bila je razumijevanje položaja elektrona u atomu. Prema Rutherfordu, oni se okreću oko jezgre i njihov je broj približno jednak ½ atomske mase kemijskog elementa. U Thomsonovoj teoriji elektroni unutar atoma su neravnomjerno raspoređeni.
Međutim, unatoč svim prednostima,trenutak Rutherfordova teorija sadržavala je jedno važno proturječje. Prema zakonima klasične elektrodinamike, elektron koji se okreće oko jezgre morao je neprestano emitirati dijelove električne energije. Zbog toga je radijus orbite duž koje se elektron kreće morao neprestano emitirati elektromagnetsko zračenje. Prema tim konceptima, vijek trajanja atoma trebao bi biti zanemariv.
Najčešće, kada govore o otvaranju unutarnjegstrukturi atoma, spomenite imena Thomson i Rutherford. Rutherfordovi eksperimenti, čiji je atomski model sada poznat svim studentima fizičkih i matematičkih odsjeka na sveučilištima, trenutno su dio povijesti znanosti. Kad je Rutherford došao do svog otkrića, uzviknuo je: "Sad znam kako izgleda atom!" Međutim, u stvarnosti je pogriješio, jer je prava slika znanstvenicima postala poznata mnogo kasnije. Iako je Rutherfordov model s vremenom pretrpio značajne prilagodbe, njegovo je značenje ostalo nepromijenjeno.
Međutim, pored modela Thomsonovog atoma iRutherford, postojala je još jedna teorija koja je objašnjavala unutarnju strukturu tih sitnih čestica materije. Pripada Nielsu Bohru, danskom fizičaru koji je svoje objašnjenje predložio 1913. godine. Prema njegovom modelu, elektron u atomu ne poštuje standardne fizikalne zakone. Bohr je bio taj znanstvenik koji je u znanost uveo koncept odnosa između radijusa orbite elektrona i njegove brzine.
U procesu stvaranja svoje teorije, Bohr je uzeoosnova Rutherfordovog modela, međutim, podvrgla ga je značajnom usavršavanju. Modeli atoma Bohra, Rutherforda i Thomsona sada se mogu činiti pomalo jednostavnima, ali činili su osnovu modernih ideja o unutarnjoj strukturi atoma. Danas je općenito prihvaćen kvantni model atoma. Unatoč činjenici da kvantna mehanika ne može opisati kretanje planeta Sunčevog sustava, koncept orbite i dalje ostaje u teorijama koje opisuju unutarnju strukturu atoma.
