Činjenicu da se svi objekti sastoje od elementarnih čestica pretpostavili su znanstvenici antičke Grčke. Ali u to vrijeme nije bilo načina da se ova činjenica dokaže ili opovrgne. A u davna vremena, o svojstvima atoma moglo se samo nagađati, na temelju vlastitih opažanja raznih tvari.
Da se sve tvari sastoje od elementarnih čestica bilo je moguće dokazati tek u 19. stoljeću, i to neizravno. U isto vrijeme, fizičari i kemičari diljem svijeta pokušavali su stvoriti jedinstvenu teoriju elementarnih čestica, opisujući njihovu strukturu i objašnjavajući različita svojstva, poput naboja jezgre.
Proučavanja molekula, atoma i njihove strukture bila su posvećena radovima mnogih znanstvenika. Fizika se postupno preselila u proučavanje mikrosvijeta - elementarnih čestica, njihovih interakcija i svojstava. Znanstvenici su se počeli pitati od čega se sastoji atomska jezgra, postavljali hipoteze i pokušavali ih dokazati, barem neizravno.
BKao rezultat toga, planetarni model strukture atoma, koji su predložili Ernest Rutherford i Niels Bohr, usvojen je kao osnovna teorija. Prema ovoj teoriji, naboj jezgre bilo kojeg atoma je pozitivan, dok negativno nabijeni elektroni rotiraju u svojim orbitama, na kraju čineći atom električno neutralnim. S vremenom je ova teorija više puta potvrđivana raznim eksperimentima, počevši od eksperimenata jednog od njezinih koautora.
Moderna nuklearna fizika smatra Rutherford-Bohrovu teoriju temeljnom, sve studije atoma i njihovih elemenata temelje se na njoj. S druge strane, većina hipoteza koje su se pojavile tijekom proteklih 150 godina nije praktički potvrđena. Pokazalo se da je većina nuklearne fizike teoretska zbog ultra-male veličine objekata koji se proučavaju.
Naravno, u modernom svijetu puno je lakše odrediti naboj jezgre aluminija, na primjer (ili bilo kojeg drugog elementa), nego u 19. stoljeću, a još više - u staroj Grčkoj. No, donoseći nova otkrića na ovom području, znanstvenici ponekad dolaze do iznenađujućih zaključaka. Pokušavajući pronaći rješenje za jedan problem, fizika čestica suočava se s novim problemima i paradoksima.
U početku, Rutherfordova teorija kaže da kemijska svojstva tvari ovise o naboju jezgre njezina atoma i, kao rezultat, o broju elektrona koji se okreću u njezinim orbitama. Moderna kemija i fizika u potpunosti potvrđuju ovu verziju. Iako je studijaStruktura molekula u početku se temeljila na najjednostavnijem modelu - atomu vodika, čiji je nuklearni naboj 1, teorija se u potpunosti primjenjuje na sve elemente periodnog sustava, uključujući rijetke zemne metale i radioaktivne tvari dobivene umjetno na kraju prošli tisućljeće.
Zanimljivo je da je mnogo prije Rutherfordova istraživanja engleski kemičar, liječnik po obrazovanju, William Prout, primijetio da je specifična težina raznih tvari višekratnik zadanog vodikovog indeksa. Zatim je predložio da se svi ostali elementi jednostavno sastoje od vodika na nekoj najjednostavnijoj razini. Da je, na primjer, čestica dušika 14 takvih minimalnih čestica, kisik je 16, itd. Ako ovu teoriju promatramo globalno u modernoj interpretaciji, onda je općenito točna.
