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A possibilidade de compreensão dos átomos só foi possível devido à descoberta da radioatividade e a associação desse fenômeno às partículas emitidas pelo constituinte da matéria. Antes, acreditava-se que era impossível entender os átomos.
No decorrer desta busca, surgiram muitos modelos. Em 1910, Thomson propôs um modelo que é hoje conhecido como o “Pudim de Passas”. A massa densa do pudim, distribuída de forma homogênea, tinha carga positiva e os elétrons estavam mergulhados nela como se fossem passas. Porém, este modelo perdeu validade devido as observações e ao novo modelo proposto por Rutherford. O modelo atômico desenvolvido por Rutherford teve como base experimentos para o estudo da radiação alfa.
Para visualizar os efeitos da colisão de partículas alfa com o átomo, Rutherford colocou atrás da lâmina um anteparo coberto com sulfeto de zinco, pois sabia que as partículas alfa produziam um clarão ao colidir com este tipo de anteparo. Fazendo uma análise da situação, foi possível determinar o numero atômico que representa a carga elétrica total do núcleo.
Segundo o modelo de Thomson, seria quase impossível detectar uma partícula alfa com ângulos muito grandes. Porém, Rutherford e seus colaboradores observaram que a maioria das partículas alfa que colidiam defletiam com um ângulo maior que noventa graus. Com isso pode-se concluir que as partículas alfa deveriam estar encontrando pequenas regiões densas carregadas positivamente e sendo, assim, fortemente repelidas e o reduzido número de partículas desviadas indicava que cada um dos átomos que formavam a massa compacta da lâmina devia ser constituído de um grande espaço vazio com um centro pequeno e denso, carregado positivamente.
Logo, Rutherford invalidou o modelo de Thomson e em 1991 propôs um modelo onde considerava o átomo sendo constituído por duas regiões: uma pequena parte central com carga elétrica positiva – o núcleo; e outra, muito maior, onde estariam distribuídos os elétrons. Apesar dos experimentos apontarem como verdadeiro o modelo de Rutherford, ainda havia alguns questionamentos. Um deles estava relacionado com a possibilidade de se manter cargas positivas aprisionadas em uma região tão pequena. A outra estava relacionada com o valor de massa de alguns elementos, calculados segundo o modelo. Para este segundo, os químicos da época propuseram uma unidade básica de massa, definida como a massa do hidrogênio, as quais as massas de outros elementos seriam múltiplos.
Por outro lado, segundo o modelo de Rutherford, essa unidade de massa estava associada à massa do próton (partícula e carga unitária positiva que compõe o núcleo), visto que se sabia que a massa do elétron é desprezível se comparada à massa do próton. Assim, segundo o modelo de Rutherford, o átomo de Hidrogênio possui uma unidade de massa, pois em seu núcleo existe um próton. Tal resultado apresentava coerência com aquele estabelecido pelos químicos. A partir do Hélio, o resultado determinado pelo modelo era sempre menor doque o já estabelecido através de experimentos.