有取决于轨道半径才拥有特定的能量，这个能量值后来被称作能级。半太郎土星模型亦预言了质子的存在，但欧尼斯特·拉塞福在1917年至1925年间以多项粒子撞击实验，証明氢原子核存在于其他更重的原子核内，质子才被主流认为确实存在。1919年，英国科学家弗朗西斯·阿斯顿制成第一台质谱仪。阿斯顿用这台装置发现了多种元素同位素，研究了53个非放射性元素，发现了天然存在的287种核素中的212种，第一次证明原子质量亏损。同年，纽西兰物理学家欧内斯特·卢瑟福通过用α粒子轰击氮核，使之放出质子的方式，首次用人工方式实现了核