Још у доба старе Грчке, филозофипогађао о унутрашњој грађи супстанце. А први модели структуре атома појавили су се већ почетком 20. века. Тадашња научна заједница хипотезу Ј. Тхомсона није критички схватила - уосталом, разне теорије о томе шта се налази унутар најмањих честица материје већ су биле изнете пре ње.
До 19. века научници су претпостављали да је атомје недељив. Међутим, све се променило након што је Јосепх Тхомсон 1897. године открио електрон - постало је јасно да су научници погрешили. И Тхомсонов и Рутхерфордов атомски модел представљени су почетком прошлог века. Први се појавио модел В. Тхомсона, који је сугерисао да је атом груда материје са позитивним електричним набојем. Унутар ове гомиле има равномерно распоређених електрона - зато је овај модел назван „цупцаке“. Заиста, према њој, електрони у материји распоређени су попут грожђица у колачу. Други незванични назив модела је „Пудинг од грожђица“.
Овај модел је развијен још детаљније.Ј.Ј. Тхомсон. За разлику од В. Тхомсона, он је претпоставио да се електрони у атому налазе строго на истој равни, што су концентрични прстенови. Упркос једнаком значају модела атома Тхомсона и Рутхерфорда за науку тог доба, вреди напоменути да је Ј. Тхомсон, између осталог, први предложио методу за одређивање броја електрона унутар атома . Његова метода се заснивала на расипању рендгенских зрака. Ј. Тхомсон је сугерисао да су то електрони који су честице које би требале бити у центру расејања зрака. Осим тога, Томсон је био научник који је открио електроне. У модерним школама, проучавањем његових открића почиње проучавање курса квантне механике.
Међутим, у поређењу са Рутхерфордовим моделом, моделТхомсонов атом имао је један значајан недостатак. Није могла да објасни дискретну природу зрачења атома. Уз његову помоћ било је немогуће рећи било шта о разлозима стабилности атома. Коначно је оповргнуто када су изведени познати Радерфордови експерименти. Истовремено, Томсонов модел атома није имао мању вредност за тадашњу науку од осталих хипотеза. Треба имати на уму да су сви ти модели доступни у то време били чисто хипотетички.
У 1906-1909 Г. Геигер, Е. Мардсен и Е.Рутхерфорд је спровео експерименте у којима су алфа честице разбацане по површини златне фолије. Тхомсонови и Рутхерфордови атомски модели укратко су описани на следећи начин. У Томсоновом моделу електрони су неравномерно распоређени у атому, а у Радерфордовој теорији ротирају у концентричним равнинама. Посебан фактор у Рутхерфордовом експерименту била је употреба алфа честица уместо електрона. Алфа честице су, за разлику од електрона, имале много већу масу и нису претрпеле значајна одступања при судару са електронима. Стога су научници имали прилику да региструју само оне сударе који су се догодили са позитивно наелектрисаним делом атома.
Ово искуство је било кључно за науку.Уз његову помоћ, научници су успели да добију одговоре на она питања која су за ауторе различитих модела атома остала мистерија. Тхомсон, Рутхерфорд и Бохр, иако су имали исто порекло, ипак су дали нешто другачији допринос науци - а резултати Рутхерфордових експеримената у овом случају били су запањујући. Показало се да су њихови резултати потпуно супротни од онога што су научници очекивали да виде.
Већина алфа честица је прошла кроз листфолија дуж равних (или скоро равних) стаза. Међутим, путање неких алфа честица одступиле су под значајним угловима. И то је био доказ да је у атому постојала формација са врло великом густином, која је имала позитиван набој. 1911. године, на основу експерименталних података, постављен је модел структуре атома Радерфорд. Тхомсон, чија се теорија раније сматрала доминантном, у то је вријеме наставио радити у лабораторији Универзитета Цавендисх. До краја свог живота, научник је наставио да верује у постојање механичког етра, упркос свим успесима у научним истраживањима тог времена.
Сумирајући резултате експеримената, ЕрнестРутхерфорд је изнио главне одредбе своје теорије: према њој, атом се састоји од тешког и густог језгра врло малих димензија; око овог језгра су електрони у непрекидном кретању. Орбитални полупречници ових електрона су такође мали: они су 10-9 м. Овај модел је добио назив "планетарни" због сличности са моделом Сунчевог система. У њему се планете крећу по елиптичним орбитама око огромног и масивног центра са гравитацијом - Сунца.
Електрони ротирају у атому са таквим џиномбрзине које формирају око површине атома нешто попут облака. Према Рутхерфордовој теорији, атоми се налазе на одређеној удаљености један од другог, што им омогућава да се не држе заједно. На крају крајева, око сваког од њих налази се негативно наелектрисана електронска љуска.
Које су главне разлике између ова дванајважније теорије о структури атома? Рутхерфорд је претпоставио да се у средишту атома налази језгро с позитивним електричним набојем, чија је запремина, у поређењу са величином атома, занемарива. Тхомсон је, међутим, претпоставио да је цијели атом формација велике густоће. Друга велика разлика било је разумевање положаја електрона у атому. Према Рутхерфорду, они се окрећу око језгра, а њихов број је приближно једнак ½ атомске масе хемијског елемента. У Томсоновој теорији, електрони унутар атома су неравномерно распоређени.
Међутим, упркос свим предностима,У тренутку када је Радерфордова теорија садржала једну важну контрадикцију. Према законима класичне електродинамике, електрон који се окреће око језгра морао је стално емитовати делове електричне енергије. Због тога је радијус орбите по коме се електрон креће морао континуирано емитовати електромагнетно зрачење. Према овим концептима, животни век атома би требао бити занемарљив.
Најчешће, када говоре о отварању унутрашњегструктури атома, споменути имена Тхомсона и Рутхерфорда. Ратерфордови експерименти, чији је атомски модел сада познат сваком студенту физичко -математичких одсека на универзитетима, тренутно су део историје науке. Када је Рутхерфорд дошао до свог открића, узвикнуо је: "Сада знам како изгледа атом!" Међутим, у стварности је погрешио, јер је права слика постала позната научницима много касније. Иако је Рутхерфордов модел током времена доживео значајна прилагођавања, његово значење је остало непромењено.
Међутим, поред модела Томсоновог атома иРутхерфорд, постојала је још једна теорија која је објаснила унутрашњу структуру ових ситних честица материје. Припада Ниелс Бохру, данском физичару који је своје објашњење предложио 1913. Према његовом моделу, електрон у атому не поштује стандардне физичке законе. Бохр је био научник који је у науку увео концепт односа између радијуса орбите електрона и његове брзине.
У процесу стварања своје теорије, Бор је узеооснова Рутхерфордовог модела, међутим, подвргла га је значајном усавршавању. Модели атома Бохра, Рутхерфорда и Тхомсона сада могу изгледати донекле једноставни, али они су чинили основу модерних идеја о унутрашњој структури атома. Данас је квантни модел атома опште прихваћен. Упркос чињеници да квантна механика не може описати кретање планета Сунчевог система, концепт орбите и даље остаје у теоријама које описују унутрашњу структуру атома.
