早期欧内斯特·卢瑟福所提出的「卢瑟福模型」，后来的「玻尔模型」对原子结构的描述则更为细致。1931年12月，美国科学家哈罗德·尤里的研究小组发现氘，并在1932年发现重水，即含有氘的水。1932年，在卢瑟福的核嬗变实验基础上，澳大利亚核物理学家马克·奥利芬特完成了氢同位素的实验室聚变。在1934年，马克·奥利芬特发明利用电磁分离法从天然铀中提炼铀-235，这也是美国物理学家採用的提炼程序。欧内斯特·卢瑟福、马克·奥利芬特和则在同年首次制备出氚。1936年，杰西·韦克菲尔德·比姆斯（Jesse Wakef