20-րդ դարի նախաշեմին ֆիզիկոսներն արդեն հստակ գիտակցում էին, որ անհրաժեշտություն կա նյութի կառուցվածքի մեջ թափանցելու: Բնականաբար հարց էր ծագում` արդյո՞ք գոյություն ունեն ատոմներն ու մոլեկուլները, դեռևս հնդիկների կողմից առաջ քաշված, հունական գիտնականների կողմից զարգացված, Ջեյմս Մաքսվելի և Լյուդվիգ Բոլցմանի կողմից գեղեցիկ մաթեմատիկական ձևակերպում ստացած այդ տեսությունը իրականությու՞ն է, թե՞ ոչ: Ատոմների կառուցվածքը նկարագրող մի քանի մոդելներ են առաջարկվում`
- 1904 թվականին Ջոզեֆ Թոմսոնն առաջարկում է չամիչով կարկանդակի մոդելը (կամ` ատոմի պուդինգային մոդել), համաձայն որի` ատոմն իրենից ներկայացնում է գունդ` լցված դրականապես լիցքավորված հեղուկով (խմոր), որի ներսում ներդաշնակ տատանումներ են կատարում էլեկտրոնները` բացասականապես լիցքավորված մասնիկները (չամիչներ): Այս մոդելը մեծ խանդավառություն է առաջացնում և թույլ տալիս ատոմի չափսերի ճիշտ արժեքները ստանալ: Սակայն Թոմսոնի աշակերտ Էռնեստ Ռեզերֆորդը ալֆա-մասնիկների ցրման փորձերի միջոցով հայտնաբերում է ատոմի միջուկը և ստիպված հրաժարվում ուսուցչի մոդելից:
- Ճապոնացի ֆիզիկոս Հանտարո Նագաոկան առաջարկում է ատոմի աատուրնյան մոդելը, ըստ որի` ատոմի կենտրոնում գտնվում է շատ մեծ, ծանր, դրականապես լիցքավորված մասնիկ` ատոմի միջուկը, որի շուրջ բավականին խիտ կերպով շրջանագծի վրա տեղակայված են էլեկտրոնները: Ինչպես Սատուրնի և իր օղակների դեպքում, նման համակարգը գործում է շրջանագծով տարածվող ալիքի շնորհիվ, որն ապահովում է համակարգի կայունությունը:
Նագաոկայի աշխատանքը չափազանց կարևոր է այն առումով, որ առաջին անգամ մաթեմատիկորեն փորձ է արվում ծանր, դրական լիցքավորված մասնիկի շուրջ պտտվող էլեկտրոնների մոդելը նկարագրելու: Տարիներ անց, երբ Ռեզերֆորդը հրապարակում է իր փորձարարական արդյունքները և ամբողջ աշխարհն արձանագրում է ատոմի միջուկի հայտնաբերումը, ֆիզիկան ճգնաժամի առաջ է կանգնում: Եթե գոյություն ունի դրականապես լիցքավորված միջուկ և դրա շուրջը պտտվող էլեկտրոն, ապա դասական ֆիզիկայի տեսանկյունից այդ էլեկտրոնը պետք է ճառագայթի էներգիա և, ի վերջո, բավականին կարճ ժամանակահատվածում վայր ընկնի միջուկի վրա` հանգեցնելով ատոմի քանդմանը: Սակայն առօրյա փորձը ցույց է տալիս, որ ատոմները գոյություն ունեն և կայուն են: Այս երկու մոդելների հիմքի վրա 1913 թվականին Նիլս Բորը առաջարկում է ատոմի մի նոր մոդել:
