เมื่อ John Dalton นักเคมีชาวอังกฤษเสนอทฤษฎีอะตอมของธาตุในการบรรยายที่ Royal Institution เมื่อเดือนธันวาคม พ.ศ. 2346 (รัชสมัยพระนั่งเกล้าเจ้าอยู่หัว) ว่า สสารประกอบด้วยอะตอมที่ไม่มีวันแตกดับ และธาตุเดียวกันมีอะตอมที่เหมือนกันซึ่งแตกต่างจากอะตอมของธาตุอื่น และเวลาเกิดปฏิกิริยาเคมี อะตอมต่างๆ จะมีการจัดเรียงตัวกันใหม่ เพราะทฤษฎีอะตอมของ Dalton สามารถอธิบายกฎทรงมวลและกฎสัดส่วนคงตัวในปฏิกิริยาเคมีได้ ความคิดเรื่องอะตอมมีจริง ได้ทำให้นักวิทยาศาสตร์ยอมรับในระดับหนึ่ง
ต่อมาในปี 2358 William Prout นายแพทย์ชาวอังกฤษได้เสนอสมมติฐานใหม่ว่า atomic weight (น้ำหนักเชิงอะตอม) ของธาตุทุกชนิดมีค่าเป็นจำนวนเต็มเท่าของน้ำหนักเชิงอะตอมของไฮโดรเจน เช่น ออกซิเจนมีน้ำหนักเชิงอะตอมเท่ากับ 16 ซึ่งหมายความว่า ออกซิเจน 1 อะตอม หนักเป็น 16 เท่าของไฮโดรเจน 1 อะตอม พอดี ดังนั้น ในความเห็นนี้ไฮโดรเจนจึงเป็น prima material (สสารมูลฐาน) ของธาตุทุกชนิด แต่เมื่อ Jean Servals Stas นักเคมีชาวเบลเยียมวัดน้ำหนักเชิงอะตอมของคลอรีนได้ 35.5 ซึ่งไม่เป็นเลขจำนวนเต็ม ทฤษฎีของ Prout จึงตกไป
ในปี 2427 George Gabriel Stokes ได้นำความคิดเรื่องอะตอมมาทบทวนอีก เพราะเขาได้สังเกตเห็นสเปกตรัมแสงที่มาจากเนบิวลาที่อยู่ไกลโพ้นว่ามีลักษณะไม่เหมือนสเปกตรัมแสงใดบนโลก เขาจึงคิดว่า เนบิวลามีธาตุที่โลกมนุษย์ไม่มี
อีก 2 ปีต่อมา William Crookes นักเคมีชาวอังกฤษผู้พบธาตุ thallium ได้เอ่ยคำว่า isotope เป็นครั้งแรกโดยได้เสนอความคิดว่า น้ำหนักเชิงอะตอมที่วัดได้เป็นค่าเฉลี่ย เช่น เวลานักเคมีกล่าวว่าน้ำหนักเชิงอะตอมของแคลเซียมเท่ากับ 40 ตัวเลขที่ว่าเป็นค่าเฉลี่ย คือ อะตอมแคลเซียมส่วนใหญ่มีน้ำหนักเชิงอะตอม = 40 และส่วนน้อยมีน้ำหนักเชิงอะตอม = 38, 39, 41 และ 42 แต่แนวคิดนี้ไม่มีนักวิทยาศาสตร์คนใดในสมัยนั้นสนใจ
ในปี 2438 J.J.Thomson นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษพบอิเล็กตรอนและทดลองจนได้ข้อสรุปว่า ทุกอะตอมมีอิเล็กตรอนเป็นองค์ประกอบ
ในปี 2447 Hendrik Antoon Lorentz นักฟิสิกส์ชาวเนเธอร์แลนด์ หลังจากที่ได้ศึกษาสเปกตรัมของแสงในสนามแม่เหล็ก เขาจึงเสนอความคิดว่าเหล่าอิเล็กตรอนที่มีในอะตอมต่างโคจรไปรอบ ๆ แต่ไม่ได้ระบุว่าอิเล็กตรอนเหล่านั้นอยู่กันอย่างไรในอะตอม
ในปี 2448 Philip Lenard นักฟิสิกส์ชาวเยอรมันแห่งมหาวิทยาลัย Heidelberg ได้ทดลองยิงอิเล็กตรอนผ่านสสาร และพบว่า ไม่ว่าเป้าจะเป็นของแข็ง ของเหลว หรือแก๊ส ปริมาณอิเล็กตรอนที่ถูกดูดกลืนขึ้นกับมวลของสสารที่มันทะลุผ่าน จะมีอิเล็กตรอนแต่เพียงส่วนน้อยที่ถูกสสารดูดกลืน Lenard จึงได้เสนอแบบจำลองของอะตอมว่า มีอิเล็กตรอนอยู่เคียงข้างประจุบวกที่ระยะห่าง 3 x 10-14 เมตร และเรียกคู่ประจุนั้นว่า dynamid
ในเวลาเดียวกัน J.J. Thomson ก็ได้เสนอแบบจำลองของอะตอมว่า ประกอบด้วยอิเล็กตรอนแฝงอยู่ในทรงกลมที่เนื้อในมีคุณสมบัติของประจุบวก โดยอิเล็กตรอนเรียงกันเป็นวงๆ เช่น วงแรกมีอิเล็กตรอน 5 ตัว และวงที่สองมี 11 ตัว เป็นต้น โดยอิเล็กตรอนเหล่านี้โคจรไปรอบอะตอมเหมือนดาวเคราะห์ที่โคจรรอบดวงอาทิตย์ แต่แบบจำลองนี้มีปัญหา เพราะประจุที่เคลื่อนที่เป็นวงกลมจะมีความเร่ง ดังนั้น มันจะแผ่รังสี และจะเสียพลังงาน ทำให้มีความเร็วน้อยลงแล้ววงโคจรก็จะแคบเข้าๆ ในที่สุดอะตอมจะยุบตัวและสลาย
ด้าน Hantoro Nagaoka นักฟิสิกส์ชาวญี่ปุ่น ได้เสนอแนะว่า อะตอมมีประจุบวกอยู่ตรงกลาง และมีวงแหวนของอิเล็กตรอนอยู่โดยรอบเพียงวงเดียวเหมือนวงแหวนของดาวเสาร์
เมื่อถึงเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2454 Ernest Rutherford แห่งมหาวิทยาลัย Manchester ในอังกฤษ ได้รายงานการทดลองยิงอนุภาคอัลฟาว่าบางตัวกระดอนกลับ และบางอนุภาคเบี่ยงเบนมากอย่างคาดไม่ถึง Rutherford รู้สึกตื่นเต้นมากที่ได้เห็นเช่นนั้น
เขาเปรียบเทียบการค้นพบนั้นว่า เสมือนกับการยิงปืนใหญ่ผ่านกระดาษบางๆ แล้วกระสุนปืนกระดอนกลับหาคนยิง และเมื่อเขาใช้แบบจำลองอะตอมของ Lenard และ Thomson อธิบายการทดลองนี้เขาก็พบว่า แบบจำลองทั้งสองไม่สามารถอธิบายการกระดอนกลับของอนุภาค หรือมุมเบี่ยงเบนที่มีค่ามากได้เลย (อ่านต่ออังคารหน้า)
สุทัศน์ ยกส้าน เมธีวิจัยอาวุโส สกว.
