在19世纪末期，物理学界普遍认为牛顿力学等经典理论已经为物理现象提供了完整的解释框架。许多物理学家自信满满，认为物理学的大厦已经建成，剩下的只是一些修修补补的工作。然而，这种自满很快被一系列革命性的发现所打破。1879年，W.克鲁克斯发明的阴极射线管为探索原子内部结构提供了新的视角，而1895年伦琴发现的X射线等重大发现，标志着现代物理学的诞生。
J.J.汤姆逊通过对阴极射线的深入研究，提出了原子由带负电的电子和等量的正电荷组成的观点。他巧妙地改进了实验装置，成功测量了阴极射线的电荷，并在高真空条件下观察到了阴极射线在电场中的稳定偏转，从而推断出阴极射线带有负电荷。汤姆逊进一步通过结合电场和磁场的实验，精确计算出了阴极射线的速度和荷质比。
汤姆逊实验认为原子是由独立的原子核加电子组成的，他“创造性”地将一个完整的原子结构分成了正负电荷两部分，将统一的世界物质分成了两个对立的正负结构，汤姆逊实验的结论错误不在于原子与电子的关系是内嵌还是外挂的关系，而是他先入为主地将原本一个整体的原子分为对立的两部分，即认为原子是一部分带正电，一部分带负电荷。直至现在，这错误的认识一直在延续。
在普遍接受电荷属性为基本粒子属性的背景下，否定原子的正负电荷结构，改变人们的固化观念是很难的。汤姆逊的实验主张自然界存在独立的正负电荷粒子并构成统一的原子结构，这种推论存在严重的逻辑性问题，特别是原子竟然同时存在独立的正负电荷，如果原子由正负电荷组成，理论上这些电荷在原子内部就应中和了，无法解释电子对外的释放，不知道为啥人们能接受这样一个这么不合理的推论。因此，将原子结构设计为正负电荷对立模型的观点，是科学探索中的一个低级错误。
1911年，英国E.卢瑟福发现卢瑟福模型，当一束a粒子穿过金箔时，大多数粒子仍然向前行进，并不改变方向。其中有一部分粒子改变了原来的途径，但偏转的角度不太大。只有极少数粒子偏转的角度很大，有个别粒子好像碰到了坚硬的不可穿透的东西，而被弹了回来。经过对上述实验的分析，卢瑟福得出结论：原子中存在着一个质量和正电荷都很集中、体积又很小的原子核。由此他提出的原子模型是：“在原子中心有一