Thomsons rosinbollemodell

Thomsons rosinbollemodell for atomets oppbygning ble foreslått av den engelske fysiker J.J. Thomson etter at han hadde oppdaget elektronet i 1897. Denne partikkelen ble nesten med en gang antatt å være bæreren av den negative elementærladningen som tidligere var påvist i elektrolyseeksperimenter. Målinger viste at elektronet hadde en masse som var av størrelsesorden en tusendel av massen av hydrogenionet, det som i dag kalles et proton. 
På den tiden begynte man å spekulere på om all materie var bygd opp av elektroner og at deres bevegelse inne i atomene kunne gi opphav til emisjon av lys med karakteristiske spektra. Allerede i 1895 hadde den nederlandske fysiker Hendrik Lorentz brukt en slik modell til å forklare hvordan spektrallinjene ble påvirket av magnetfelt. Et par år senere ble denne Zeeman-effekten nøyaktig målt av hans landsmann Pieter Zeeman. Resultat for forholdet e/m mellom ladning og masse for elektronet som Thomson fant, var i overensstemmelse med hva Zeeman hadde funnet. Dette bildet ble ytterligere styrket rundt 1900 da Rutherford viste at betastråling bestod av elektroner som ble antatt å komme ut fra atomene.
All denne nye innsikten medførte at Thomson og andre på samme tid begynte å forestille seg atomene som bestående av negativt ladde elektroner, holdt sammen av en ukjent kraft som samtidig måtte inneholde like mye positiv ladning for å gjøre atomet elektrisk nøytralt. Dette bildet ble først foreslått av Lord Kelvin i 1902. Den positive ladningen kunne ikke bestå av positive enkeltladninger alene. Dette skyldes teoremet til Samuel Earnshaw som flere tiår tidligere hadde vist at et system bestående av positive og negative ladninger holdt sammen med Coulomb-krefter, ikke kunne være mekanisk stabilt.

Atomets masse

På den tiden var det også uklart hvor mange elektroner det var i et atom. Men massen til atomet måtte være lik summen av massene til alle elektronene da det var antatt at det positive bindemiddelet som holdt dem på plass, var av en slik ukjent substans at det ikke bidro til massen. På den tiden ble elektronet antatt å være den eneste elementærpartikkel. Da hvert elektron hadde en tusendel av massen til et hydrogenatom, måtte derfor dette atomet ha omtrent tusen elektroner og større atomer mange titusen. 
Men gradvis etter 1903 ble det klart at dette ikke kunne være riktig. Dette skyldes primært at Thomson hadde beregnet spredningstverrsnittet for røntgenstråling i forskjellige stoffer. Dette var direkte proporsjonalt med antall elektroner i hvert atom. Basert på målinger som hans medarbeider C.G. Barkla hadde gjennomført, kom man frem til at antall elektroner i atomet ikke kunne være mye større enn atomnummeret. Dette ble også snart bekreftet av Thomsons egne beregninger av brytningsindeksen  til gasser bestående av atomer beskrevet ved hans modell. Etter 1906 var det da klart at massen til atomet måtte skyldes noe annet enn elektronene. Det mest nærliggende var at den var forbundet med den positive ladningen i atomet. I tillegg ville det nå være så få elektroner i ringene at utstrålingen fra dem ville bli mye større og dermed gjøre dem ustabile. Spesielt kritisk var det for hydrogenatomet som sannsynligvis bare inneholdt et elektron. Atommodellen til Thomson var derfor kommet opp i store vanskeligheter.
Midt opp i denne utviklingen mottok  Thomson i 1906 Nobelprisen i fysikk for sin utforskning av elektriske ledning i  gasser. Det var denne innsatsen som hadde ført til oppdagelsen av elektronet.  Thomson var fremdeles overbevist om sin modell for atomet og presenterte den i en lengre avhandling.

Andre atommodeller

En alternativ modell hadde blitt foreslått av den japanske fysiker H. Nagaoka i 1904. Han tenkte seg elektronene i baner rundt en sentral kjerne holdt på plass av den positive ladningen der. Stabiliteten skulle skyldes samme mekanisme som gjør ringene rundt platen Saturn stabile, uten at denne var helt forstått. Men elektronene vil i denne modellen også sende elektromagnetisk stråling i sin gang rundt kjernen. Dermed vil de tape energi, falle inn mot kjernen og dermed gjøre atomet ustabilt. Dette var et større problem i denne modellen enn i Thomsons modell og bidro til at dette forslaget ikke fikk noen særlig betydning. Men samme bilde av atomet gjenoppsto ti år senere i Bohrs atommodell.
I 1909 begynte Rutherford og hans medarbeidere systematisk å utforske atomets struktur ved å benytte spredning av alfapartikler. Dette gullfolieeksperimentet viste at Thomson modell var helt feil. Den positive ladningen i atomet var konsentrert i en mye mindre, men meget tung atomkjerne med elektronene i baner utenfor. Få år senere brukte Niels Bohr denne Rutherfords atommodell som utgangspunkt for en ny  og mer konkret modell  hvor atomets stabilitet ble forklart ved den første bruk av en ny kvantemekanikk.