고대 그리스부터 이어진 원자 가설은 현대에 여러 과학자들이 실험을 통해 다양한 구조라는 것이 밝혀졌다. 리처드 파인만은 세상에서 단 한 가지의 과학 이론만 후대에게 남긴다면 원자 가설을 손꼽았다. 원자 가설은 모든 것이 원자로 구성되어 있다는 단순한 내용이지만 원자의 구성과 구조가 다양한 것을 알 수 있다. 오늘은 지금까지 밝혀진 원자의 구조인 전자, 양성자, 중성자를 발견하고 그 과정에 대해 알아보자.
1897년 톰슨은 기체 방전관 실험에서 음전기의 흐름을 발견하였다. 그는 전자끼리 흩어지지 않고 원자의 형태를 유지하는 이유를 설명하기 위해 건포도빵 모형을 제안하였다. 양전기가 빵 반죽처럼 고르게 퍼져 있고, 전자는 건포도처럼 점이 박혀 있어서 원자가 평소에는 전기적으로 중성이라고 생각하였다.
1898년 마리 퀴리는 천연 광물에서 라듐을 발견하고 새로운 실험을 가능하게 하였다. 라듐은 강한 방사선 물질이라서 양전기를 띤 알파 입자를 큰 에너지로 방출한다. 1911년 러더퍼드는 라듐에 방출되는 알파 입자를 얇은 금박에 충동시키는 실험을 통해 일부 지점에 통과하지 못하는 것이 있다는 사실을 알게 되고 톰슨의 모형을 수정하고 원자핵이 전자를 잡아당겨 공전하는 태양계 모형을 제안하였다.
1913년 닐스 보어는 에너지 양자화 가설을 제안하였다. 그에 따르면 양성자 1개와 전자 1개로 이루어져 구조가 단순한 수소 원자의 스펙트럼을 설명하였다. 1919년 러더퍼드는 질소 원자 충돌 실험에서 핵에서 떨어져 나오는 양성자를 확인하였고 핵 속에 전기를 띠지 않는 입자인 중성자가 있다는 것을 예측하였다. 1932년 체드윅은 전기적으로 중성이면서 질량이 양성자와 비슷한 입자인 중성자를 발견하였다. 1935년 일본의 유카와 히데키는 중성자가 중간자라는 입자를 통해 핵력이 작용하여 양성자를 잡아당기는 가설을 제안하였고 그에 따라 양성자들이 흩어지지 않고 핵 안에 모여 있음을 설명할 수 있었다.