Atom teorisi: Revizyonlar arasındaki fark

[[Kimya]] ve [[fizik]] biliminde '''atom teorisi; '''[[madde]]nin [[atom]] adı verilen süreksiz ve ayrık yapılardan oluştuğunu belirten, maddenin doğası üzerine bir [[bilimsel teori]]dir. [[Antik yunandaYunanistan|Antik yunan]]<nowiki/>da [[Felsefe|felsefi]] bir konseptkavram olarak başlayan bu düşünce, 19. yy başlarında kimya alanındaki keşiflerin de maddenin gerçekten atomlardan oluştuğunu destekleyen bulgularıyla kendisine ana akım bilimde yer edinmiştir.

''Atom'' kelimesi, [[Grekçe|Eski Yunanca]]'da "bölünmez" anlamına gelen ''atomos ''sıfatından'' ''türemiştir.<ref name="SEP">Berryman, Sylvia, "Ancient Atomism", ''[//en.wikipedia.org/wiki/Stanford_Encyclopedia_of_Philosophy Stanford Encyclopedia of Philosophy]'' (Fall 2008 Edition), Edward N. Zalta (ed.) [http://plato.stanford.edu/archives/fall2008/entries/atomism-ancient/] {{Webarşiv|url=https://web.archive.org/web/20160604024544/http://plato.stanford.edu/archives/fall2008/entries/atomism-ancient/ |tarih=4 Haziran 2016 }}</ref> 19. yüzyılda kimyagerler bu terimi daha fazla küçültülemeyen kimyasal elementler için kullanmaya başladılar. İlk başlarda gayet uygun görünen bu kullanım, 20. yüzyıla geçerken [[elektromanyetizma]] ve [[radyoaktivite]] gibi çeşitli deneyler ışığında, fizikçiler sözde "bölünemez atom"un aslında birbirinden ayrı olarak da bulunabilen türlü [[atomaltı parçacıklar]]dan (özellikle, [[Elektronlar|elektron]], [[proton]] ve [[nötron]]) meydana gelen kümelenmiş bir yığın olduğunu keşfettiler. Aslında, bazı aşırı ortamlarda, örneğin [[Nötron yıldızı|nötron yıldızları]], aşırı sıcaklık ve basınç önler atomlardan mevcut tüm.

Maddenin ayrık (Eng: discrete) birimlerden oluştuğu fikri, Yunan ve Hint gibi eski kültürlerde göze çarpmakta ve dolayısıyla çok eskiye dayandığı bilinmektedir. "Atom" kelimesi antik Yunan filozofları [[Leukippos]] ve onun öğrencisi [[Demokritos]] tarafından literatüre kazandırılmıştır.<ref>{{Kitap kaynağı|soyadı1=Pullman|ad1=Bernard|başlık=The Atom in the History of Human Thought|tarih=1998|yayıncı=Oxford University Press|yer=Oxford, England|isbn=0-19-515040-6|sayfalar=31-33|url=https://books.google.com/books?id=IQs5hur-BpgC&pg=PA56&dq=Leucippus+Democritus+atom&hl=en&sa=X&ved=0ahUKEwjZi7TX0tDXAhWCnOAKHRqCAtYQ6AEINDAC#v=onepage&q=Leucippus%20Democritus%20atom&f=false|kaynak=harv|erişimtarihi=13 Ocak 2018|arşivurl=https://web.archive.org/web/20180129145253/https://books.google.com/books?id=IQs5hur-BpgC&pg=PA56&dq=Leucippus+Democritus+atom&hl=en&sa=X&ved=0ahUKEwjZi7TX0tDXAhWCnOAKHRqCAtYQ6AEINDAC#v=onepage&q=Leucippus%20Democritus%20atom&f=false|arşivtarihi=29 Ocak 2018|ölüurl=hayır}}</ref><ref name=":0">{{Kitap kaynağı|editör1-soyadı=Cohen|editör1-ad=Henri|editör2-soyadı=Lefebvre|editör2-ad=Claire|başlık=Handbook of Categorization in Cognitive Science|tarih=2017|yayıncı=Elsevier|yer=Amsterdam, The Netherlands|isbn=978-0-08-101107-2|sayfa=427|basım=Second|url=https://books.google.com/books?id=zIrCDQAAQBAJ&pg=PA427&dq=Leucippus+Democritus+atom&hl=en&sa=X&ved=0ahUKEwjZi7TX0tDXAhWCnOAKHRqCAtYQ6AEIPzAE#v=onepage&q=Leucippus%20Democritus%20atom&f=false|kaynak=harv|erişimtarihi=13 Ocak 2018|arşivurl=https://web.archive.org/web/20180129145253/https://books.google.com/books?id=zIrCDQAAQBAJ&pg=PA427&dq=Leucippus+Democritus+atom&hl=en&sa=X&ved=0ahUKEwjZi7TX0tDXAhWCnOAKHRqCAtYQ6AEIPzAE#v=onepage&q=Leucippus%20Democritus%20atom&f=false|arşivtarihi=29 Ocak 2018|ölüurl=hayır}}</ref> Democritos'un düşünce sisteminde atomlar ezeliydi, sonsuz sayıdaydı, yaratılmamıştı ve maddelerin özellikleri onu oluşturan atomlara bağlıydı.<ref name=":0" /><ref name="Kenny2004">{{Kitap kaynağı|url=https://books.google.com/books?id=cpYUDAAAQBAJ&q=Democritus|başlık=Ancient Philosophy|tarih=2004|sayfalar=26-28|yer=Oxford, England|yayıncı=Oxford University Press|seri=A New History of Western Philosophy|cilt=1|isbn=0-19-875273-3|soyadı=Kenny|ad=Anthony|yazarbağı=Anthony Kenny}}</ref><ref name="GraftonMostSettis2010">{{Kitap kaynağı|url=https://books.google.com/books?id=LbqF8z2bq3sC&q=Atoms|başlık=The Classical Tradition|bölüm=Atoms and Atomism|tarih=2010|sayfalar=103-104|yer=Cambridge, Massachusetts and London, England|yayıncı=The Belknap Press of Harvard University Press|isbn=978-0-674-03572-0|editör2-ad=Glenn W.|editör3-ad=Salvatore|editör2-soyadı=Most|editör3-soyadı=Settis|soyadı=Pyle|editör2-bağ=Glenn W. Most|ad=Andrew|editör1-ad=Anthony|editör1-soyadı=Grafton|yazarbağı=Andrew Pyle (philosopher)|editör1-bağ=Anthony Grafton}}</ref> Democritos'un atomculuğu daha sonra Yunan filozof [[Epikür]] (341–270 MÖ)ve [[Epikürcülük|Epikürcü]] Romalı şair Lucretius (99 - 55 MÖ) tarafından geliştirildi ve detaylandırıldı.<ref name=":0" /><ref name="GraftonMostSettis2010" /> [[Erken Orta Çağ]]'da atomculuk çoğunlukla unutulmuştu, ancak 12. Yüzyilda [[Aristoteles]]'in yeniden keşfedilen yazılarındaki atomculuğa dair alıntılar sayesinde tekrar bilinir hale geldi.<ref name="GraftonMostSettis2010" />

[[John Dalton]] kendinden önceki bu çalışmaların üzerinde durmuş, çalışmayı daha da geniştirerekgeliştirerek katlı oranlar yasasını geliştirmiştir: belirli bir sayıda bileşik oluşturabilen iki element bir araya getirilirse, sabit kütlede tutulan birinci element ile reaksiyona girecek olan ikinci element, küçük tam sayıların oranları ile birleşirler. Örneğin: Proust [[kalay oksit]] üzerinde çalışmaktaydı. Kütlelerinin oranlarının her zaman ya 88.1% kalay - 11,9% oksijen ya da 78.7% kalay - 21.3% oksijen olduğunu fark etti (bunlar sırasıyla kalay (II) oksit ve kalay dioksit idi). Dalton  bu yüzdelerden yola çıkarak 100 gram kalayın ya 13.5 gram ya da 27 gram oksijenle birleşeceğini öngördü: 13.5 ve 27 arasındaki oran 1:2 . Dalton, maddenin atom teorisinin bu düzeni mükemmel bir şekilde açıklayabileceğini fark etti. Proust'un kalay oksit örneğinde olduğu gibi; bir kalay atomu ya bir ya da iki oksijen ile reaksiyona girmektedir. <ref name="From AtomosToAtom">{{Kitap kaynağı|yazar=Andrew G. van Melsen|yıl=1952|başlık=From Atomos to Atom|isbn=0-486-49584-1|yayıncı=Dover Publications|yer=Mineola, N.Y.}}</ref>

Dalton, elementlerin kimyasal anlamda değiştirilemeyip yok edilemese dahi, daha komplekskarmaşık yapıları ([[bileşik]]) oluşturmak üzere birleşebilen tek tip ve benzersiz atomlardan meydana geldiğini öne sürdü. Elde ettiği sonuçlara deneysel yöntemle ulaştığı için, onun çalışmaları atom teorisinin ilk bilimsel yorumu olarak kabul edilmektedir.

1803 yılında Dalton sözlü olarak ilk defa bazı atomların birbirine göre ağırlıklarınının bulunduğu listesini sundu. Bu çalışma 1805 yılında yayımlandı, fakat çalışmasında bu figürlere tam olarak nasıl ulaştığıyla ilgili bilgi yer almamaktaydı. Bu metot  ilk olarak 1807 yılında, tanıdığı olan isim Thomas Thomson tarafından Thomson'ın ders kitabının (A System of Chemistry) üçüncü baskısında verildi. Sonrasında, Dalton bunu tümüyle kendi ders kitabında (A New System of Chemical Philosophy, 1808 -1810) yayımladı. 

Dalton, hidrojen atomunu birim alarak birbirleriyle birleştiği oranlara göre atom ağırlıklarını hesaplamıştır. Ancak, Dalton, bazı element atomlarının molekül olarak bulunduğunu tahayyül edememiştir — örneğin saf oksijen  O₂ olarak bulunabilmektedir. Dahası hatalı olarak iki elementin yapabileceği en basit bileşiğin her zaman iki elementten birer atom şeklinde olduğunu düşünmüştür (yani suyu H2O olarak değil HO olduğunu düşünmüştür.)<ref>{{Haber kaynağı|yazar=Johnson, Chris|url=http://www.bulldog.u-net.com/avogadro/avoga.html|arşivurl=https://web.archive.org/web/20020710224229/http://www.bulldog.u-net.com/avogadro/avoga.html|ölüurl=evet|arşivtarihi=10 Temmuz 2002|başlık=Avogadro - his contribution to chemistry|erişimtarihi=1 Ağustos 2009}}</ref> Kullandığı aparatların[[aparat]]<nowiki/>ların da kaba olmasıyla birlikte bunlar sonuçlarını kusurlu kılmıştır. Örneğin, 1803 yılında, oksijen atomlarının hidrojen atomlarından 5.5 kat ağır olduğuna inanıyordu. Bunun sebebi; suyun içerisinde her 1 gram hidrojene karşılık 5.5 gram oksijen olduğunu ölçmüş olması ve suyun formülünün HO olduğuna inanmasıdır. 1806 yılında, daha iyi verilere ulaştıkça oksijenin aslında 5.5 değil 7 olduğu sonucuna varmış ve hayatının sonuna kadar da böyle kalmıştır. Bu tarihlerde diğerleri ise çoktan oksijenin ağırlığının hidrojene göre 8 olması gerektiği sonucuna ulaşmıştır; eğer Dalton'un su formülüne bakarsak (HO) 8, modern formüle (H2O) göre ise 16. <ref name="Chemical Atomism in the Nineteenth Century">{{Kitap kaynağı|yazar=Alan J. Rocke|yıl=1984|başlık=Chemical Atomism in the Nineteenth Century|yayıncı=Ohio State University Press|yer=Columbus}}</ref>

Dalton'un teorisindeki kusur 1811 yılında [[Amedeo Avogadro]] tarafından düzeltilmiştir. Avogadro, eşit hacimdeki herhangi iki gazın eşit sıcaklık ve basınç altında, aynı sayıda molekül içereceğini öne sürmüştür (diğer bir deyişle gaz parçacıklarının kütlesi kapladığı hacimi etkilememektedir).<ref name="avogadro">{{Dergi kaynağı|yazar=Avogadro, Amedeo|url=http://web.lemoyne.edu/~giunta/avogadro.html|başlık=Essay on a Manner of Determining the Relative Masses of the Elementary Molecules of Bodies, and the Proportions in Which They Enter into These Compounds|yıl=1811|dergi=Journal de Physique|cilt=73|sayfalar=58-76|erişimtarihi=13 Ocak 2018|arşivurl=https://web.archive.org/web/20190512182624/http://web.lemoyne.edu/~giunta/avogadro.html|arşivtarihi=12 Mayıs 2019|ölüurl=evet}}</ref> [[Avogadro yasası]]; birçok gazın hangi hacimde tepkimeye girdiğine bakarak, gazların iki atomlu yapısıyla alakalı sonuçlara ulaşabilmesine olanak sağlamıştır. Örneğin: iki litre hidrojen sabit sıcaklık ve basınç altında sadece bir litre oksijen ile tepkimeye girip 2 litre su buharı oluşturur. Bunun anlamı; iki partikül suyu oluşturmak için tek bir oksijen molekülü iki parçaya ayrılmaktadır. Dolayısıyla, Avogadro, oksijen ve daha birçok element için daha hatasız ölçümler sunabilmiş ve atom ile molekül arasındaki ayrımı kesin bir biçimde yapmıştır. 

1827 yılında, İngiliz botanist [[Robert Brown]] suda yüzen polen tanelerinin içindeki toz parçacıklarının görünen bir sebep olmaksızın sürekli titreştiğini gözlemledi. 1905 yılında ise, [[Albert Einstein]] bu [[Brown hareketi]]nin su moleküllerinin polen taneleriyle sürekli olarak çarpışmasından dolayı olduğunu teori haline getirdi ve bunu açıklamak için tahmini bir matematiksel model geliştirdi.<ref name="einstein">{{Dergi kaynağı|soyadı1=Einstein|ad1=A.|başlık=Über die von der molekularkinetischen Theorie der Wärme geforderte Bewegung von in ruhenden Flüssigkeiten suspendierten Teilchen|dergi=Annalen der Physik|cilt=322|sayfalar=549|yıl=1905|doi=10.1002/andp.19053220806|bibcode=1905AnP...322..549E|sayı=8|hdl=10915/2785}}</ref> Bu model Fransız fizikçi [[Jean Baptiste Perrin|Jean Perrin]] tarafından 1908 yılında deneysel olarak doğrulandı ve dolayısıyla parçacık teorisi için ekstra doğrulanma sağladı.

{{Çoklu resim|image1=JJ_Thomson_Crookes_Tube_Replica.jpg|image2=JJ Thomson Cathode Ray 2 explained.svg|align=right|direction=horizontal|width=300|caption2=Katot ışınları (mavi) katottan yayımlanmakta, yarıklar ile bir dalga haline gelmekte, sonrasında elektrik verilmiş iki levha arasından geçerken rotalarından sapmakta.}}[[J. J. Thomson|J. J Thomson]]'un katot ışınları üzerine çalışmalarıyla elektronu[[elektron]]<nowiki/>u 1897 yılındayılındaki keşfine kadar atomların mümkün olan en küçük bölümparçacık olduğu düşünülüyordu.<ref name="thomson">{{Dergi kaynağı|yazar=Thomson, J.J.|url=http://web.lemoyne.edu/~GIUNTA/thomson1897.html|başlık=Cathode rays|dergi=Philosophical Magazine|cilt=44|sayfa=293|yıl=1897|biçim=[facsimile from Stephen Wright, Classical Scientific Papers, Physics (Mills and Boon, 1964)]|doi=10.1080/14786449708621070|sayı=269|erişimtarihi=13 Ocak 2018|arşivurl=https://web.archive.org/web/20170703223024/http://web.lemoyne.edu/~giunta/THOMSON1897.HTML|arşivtarihi=3 Temmuz 2017|ölüurl=evet}}</ref>

[[Crookes tüpü|C]]rookes tüpü, iki elektrotun[[elektrot]]<nowiki/>un boşlukla ayrıldığı camdan yapılan bir koruyucudur. Bu elektrotlar arasına bir [[potansiyel fark]] uygulandığında, katot ışınları elde edilir ve bu ışınlar tüpün son kısmında cama vurduklarında parlayan bir iz bırakır. Deneyler sonucunda, Thomson, bu ışınların bir [[elektrik alan]] altında saptırılabildiğini fark etti (zaten bilinmekte olan [[manyetik alan]]a ek olarak). Thomson, bu ışınların ışığın yeni bir formu olmadığını, daha çok "küçük tanecik" (daha sonrasında bilim adamları tarafından elektron olarak yeniden adlandırılacaktı) adını verdiği [[Elektriksel yük|negatif yük]]lü ve oldukça hafif parçacıklardan oluştuğu sonucuna vardı. Kütle-yük oranlarını hesapladı ve bilinen en küçük atom olan hidrojeninkinden 1800 kat daha küçük olduğunu gördü. Bu küçük tanecikler, daha önce bilinen hiçbir parçacığa benzemiyordu.

Thomson'un [[Thomson atom modeli|erik puding modeli]], eski öğrencilerinden biri olan ve kütlenin büyük kısmının ve pozitif yükün atom içerisinde çok küçük bir hacimde yoğun olarak bulunduğunu keşfeden ve bunundabunun da atomun merkezi olduğunu düşünen  [[Ernest Rutherford]] tarafından çürütülmüştür. 

[[Geiger-Marsden deneyi|Geiger–Marsden deneyi]]<nowiki/>nde, [[Hans Geiger]] ve Ernest Marsden (Rutherford'ın emrinde çalışan meslektaşları) ince metal levhalara [[Alfa parçacığı|alfa parçacıkları]] fırlattılar ve sapmalarını [[Floresans|floresan ekran]] <nowiki/>kullanarak ölçtüler.<ref name="geiger">{{Dergi kaynağı|soyadı=Geiger|ilk=H|yıl=1910|başlık=The Scattering of the α-Particles by Matter|url=http://www.chemteam.info/Chem-History/Geiger-1910.html|dergi=Proceedings of the Royal Society|cilt=A 83|sayfalar=492-504|erişimtarihi=13 Ocak 2018|arşivurl=https://web.archive.org/web/20171218192028/http://www.chemteam.info/Chem-History/Geiger-1910.html|arşivtarihi=18 Aralık 2017|ölüurl=hayır}}</ref> Erikli Puding modelin öngördüğü üzere; çok küçük kütleye sahip elektronlar ve yüksek momentuma sahip alfa parçacıkları, her yere dağıldığı için az yoğunlukta olan pozitif yük dağılımı bilgileriyle, deneyciler bütün alfa parçacıklarının metal levhayı kayda değer bir sapma olmadan geçmesini beklediler. Şaşkınlığa uğratacak şekilde, alfa parçacıklarının çok küçük bir kısmı yüksek sapmaya uğramıştı. Rutherford, bu deney sonucunda pozitif yükün atomun içerisinde tek bir yerde konsantre olarak bulunması gerektiği sonucuna vardı, böylelikle görece yeterli ve yoğun elektrik alan oluşabilecek ve alfa parçacıklarını güçlü bir şekilde saptırabilecekti. 

Bunun sonucunda, Rutherford, elektron bulutlarının küçük pozitif bir çekirdek etrafında bulunduğu [[Rutherford atom modeli|gezegen modeli]]ni öne sürdü. Ancak böyle küçük bir alandaki yük yoğunluğu yüksek sapmaya sebep olabilecek bir elektrik alanı oluşturabilirdi.<ref name="rutherford">{{Dergi kaynağı|yazar=Rutherford, Ernest|yıl=1911|başlık=The Scattering of α and β Particles by Matter and the Structure of the Atom|url=http://www.ffn.ub.es/luisnavarro/nuevo_maletin/Rutherford%20(1911),%20Structure%20atom%20.pdf|dergi=Philosophical Magazine|sayı=4|cilt=21|sayfa=669|bibcode=2012PMag...92..379R|doi=10.1080/14786435.2011.617037|erişimtarihi=13 Ocak 2018|arşivurl=https://web.archive.org/web/20190515101143/http://www.ffn.ub.es/luisnavarro/nuevo_maletin/Rutherford%20(1911),%20Structure%20atom%20.pdf|arşivtarihi=15 Mayıs 2019|ölüurl=evet}}</ref>

Atomun gezegen modelinde iki önemli eksiklik vardı. İlki; güneşin etrafındaki gezegenlerin aksine, elektronlar yüklü parçacıklardı. İvmeli bir hareket yapan [[elektrik yükü]]nün  klasik elektromanyetizma içerisinde [[Larmor formülü]]ne göre[[ elektromanyetik dalga]] yaydığı biliniyordu. Yörüngesel bir hareket yapan yük, sürekli olarak enerji kaybetmeli ve spiral hareketi yaparak çekirdek üzerine saliseler içerisinde çökmeliydi. İkinci önemli eksiklik ise gezegen modeli; gözlemlenen atomun emisyon ve soğurma  tayfında (spektrum) bulunan grafiksel anlık yüksek çizgileri (pik) açıklayamamaktaydı. 

[[Radyoaktivite]] ile oluşan ürünler üzerine deneyler gerçekleştirirken, 1913 yılında [[radyokimyacı]] [[Frederick Soddy]], [[periyodik tablo]]daki yerlerde birden fazla elementin olabildiğini fark etmiştir.<ref>{{Web kaynağı | başlık = Frederick Soddy, The Nobel Prize in Chemistry 1921 | url = http://nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1921/soddy-bio.html | erişimtarihi = 18 Ocak 2008 | yayıncı = Nobel Foundation | arşivurl = https://web.archive.org/web/20170613021120/http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1921/soddy-bio.html | arşivtarihi = 13 Haziran 2017 | ölüurl = hayır }}</ref> İzotop kelimesi literatüre [[Margaret Todd]] tarafından uygun bir isim olarak kazandırılmıştır. 

Aynı yıl, [[J. J. Thomson|J.J. Thomson]]'ın neon iyonlarını elektrik ve manyetik alanlardan geçirerek diğer uçta fotografik levhalara düşürdüğü bir deney yapmaktaydı. Thomson, levha üzerinde iki parlayan nokta gördü, bunun anlamı iki ayrı sapmaya uğranmasıydı. Thomson daha sonra bunun bazı neon atomlarının farklı kütleye sahip olmasından dolayı olduğu sonucuna vardı.<ref name="thompson3">{{Dergi kaynağı|yazar=Thomson, J.J.|yıl=1913|başlık=Rays of positive electricity|url=http://web.lemoyne.edu/~giunta/canal.html|dergi=Proceedings of the Royal Society|sayı=607|cilt=A 89|sayfalar=1-20|bibcode=1913RSPSA..89....1T|doi=10.1098/rspa.1913.0057|erişimtarihi=13 Ocak 2018|arşivurl=https://web.archive.org/web/20190308014919/http://web.lemoyne.edu/~giunta/canal.html|arşivtarihi=8 Mart 2019|ölüurl=evet}} [as excerpted in Henry A. Boorse & Lloyd Motz, ''The World of the Atom'', Vol. 1 (New York: Basic Books, 1966)]. Retrieved on August 29, 2007.</ref> Bu farklı kütlelerin kaynağı daha sonra 1932 yılında [[Nötron|neutronnötron]]ların keşfiyle açıklanabilecekti. 

1917 yılında, [[Ernest Rutherford|Rutherford]], azot gazını alfa parçacıklarıyla bombarde ettibombaladı ve gazın içerisinden hidrojenin yayıldığını gözlemledi (Rutherford hemen fark etti, çünkü daha önce hidrojeni alfa parçacıklarıyla bombarde etmişbombalamış ve hidrojen çekirdeğinin son oluşan ürünler arasında olduğunu gözlemlemişti) Rutherford bu hidrojen çekirdeklerinin bizzat azot çekirdeklerinden ayrıldığı sonucuna vardı. (aslında, Rutherford azotu bölmüştü).<ref>{{Dergi kaynağı|yazar=Rutherford, Ernest|yıl=1919|başlık=Collisions of alpha Particles with Light Atoms. IV. An Anomalous Effect in Nitrogen|url=http://web.lemoyne.edu/~GIUNTA/rutherford.html|dergi=Philosophical Magazine|sayı=222|cilt=37|sayfa=581|doi=10.1080/14786440608635919|erişimtarihi=13 Ocak 2018|arşivurl=https://web.archive.org/web/20100607130209/http://web.lemoyne.edu/~giunta/rutherford.html|arşivtarihi=7 Haziran 2010|ölüurl=evet}}</ref>

Hem kendi çalışmaları hem de öğrencileri [[Niels Bohr|Bohr]] ve [[Henry Moseley]]'in çalışmaları sonucunda, Rutherford herhangi bir atomun çekirdeğinin her zaman belirli tam sayıda hidrojen çekirdeğine eşit olabileceğini biliyordu. Bu ve herhangi bir atomun kütlesinin belirli sayıda hidrojen atomun [[Prout's law|kütlesine kabaca eşit]]  olmasıyla - o zamanlar parçacıkların en hafifi olarak biliniyordu - şu sonuca vardı; hidrojen atomunun çekirdekleri tekil parçacıklardı ve tüm atom çekirdeklerinin temel bir bileşeni idibileşeniydi.  Bu parçacıklara [[proton]] adını verdi. Daha sonra yapılan deneylerde, Rutherford, çoğu atomun çekirdek ağırlığının sahip olduğu proton ağırlığından çok fazla olduğunu görmüştür. Bu ağırlığın daha önce bilinmeyen yüksüz bir parçacıklardan dolayı olduğunu iddia etmiş ve geçici olarak "[[Nötron]]" kelimesini kullanmıştır.

1928 yılında, [[Walther Bothe|Walter Bothe]] alfa parçacıklarıyla bombalanan [[berilyum]]un; yüksek derecede penetrasyonu olan ve elektriksel olarak yüksüz bir ışıma yaydığını gözlemlemiştir. Daha sonraları bu ışımanın parafinden[[parafin]]<nowiki/>den hidrojenleri sökebileceği keşfedilmiştir. [[Gama ışımasınınışını|Gama ışıması]]<nowiki/>nın metallerdeki elektronlara benzer etkiyi yaptığı göz önüne alındığında, ilk başlarda yüksek enerjili gama ışıması olduğu düşünülmüştür. Fakat daha sonra [[James Chadwick]] enerji ve momentum korunumuna bağlı kalarak elektromanyetik radyasyon sebebiyle oluşabilmesi için iyonizasyon[[iyonlaşma]] etkisinin çok güçlü olduğunu görmüştür. 1932 yılında Chadwick bu gizemli berilyum ışımasına hidrojen ve azot gibi çeşitli elementleri maruz bırakmış, ve geri seken yüklü parçacıkların enerjilerini ölçmüştür. Bu radyasyonun aslında elektriksel olarak yüksüz parçacıklardan oluştuğu ve gama ışını gibi kütlesiz olamayacağı sonucuna varmıştır. Onun yerine protona yakın bir kütlesinin olması gerektiğini belirtmiştir. Chadwick bu parçacıkların Rutherford'ınun bahsettiği nötronlar olduğunu öne sürmüştür.<ref>{{Dergi kaynağı|yazar=Chadwick, James|yıl=1932|başlık=Possible Existence of a Neutron|url=http://web.mit.edu/22.54/resources/Chadwick.pdf|dergi=Nature|sayı=3252|cilt=129|sayfa=312|bibcode=1932Natur.129Q.312C|doi=10.1038/129312a0|erişimtarihi=13 Ocak 2018|arşivurl=https://web.archive.org/web/20180827202416/http://web.mit.edu/22.54/resources/Chadwick.pdf|arşivtarihi=27 Ağustos 2018|ölüurl=hayır}}</ref> NötronuNötronun keşfinden dolayı Chadwick, 1935 yılında nobel[[Nobel Ödülü|Nobel ödülü]] almıştır.

1924'de [[Louis de Broglie]], her hareket eden parçacığın -özelde elektron gibi atomaltı parçacıkların- bir parça dalga-benzeri davranış gösterdiğini öne sürdü. [[Erwin Schrödinger]] bu fikirden etkilenerek bir elektronun atomda parçacık mı yoksa dalga olarak mı daha iyi açıklanabileceğini araştırdı. 1926'da yayınlanan [[Schrödinger denklemi|Schrödinger' denklemi]];<ref name="schrodinger">{{Dergi kaynağı|yazar=Schrödinger, Erwin|yıl=1926|başlık=Quantisation as an Eigenvalue Problem|dergi=Annalen der Physik|sayı=18|cilt=81|sayfalar=109-139|bibcode=1926AnP...386..109S|doi=10.1002/andp.19263861802}}</ref> elektronu, noktasal parçacıktan ziyade bir [[dalga fonksiyonu]] olarak tanımlar. Bu yaklaşım, Bohr'un modelinin açıklayamadığı birçok tayf fenomenini öngörebildi. Yaklaşım matematiksel olarak uygun olsa da görselleştirilmesi zor olduğundan karşıtlığa maruz kaldı.<ref name="Mahanti">{{Haber kaynağı|yazar=Mahanti, Subodh|başlık=Erwin Schrödinger: The Founder of Quantum Wave Mechanics|arşivurl=https://web.archive.org/web/20090417074535/http://www.vigyanprasar.gov.in/scientists/ESchrodinger.htm|ölüurl=evet|url=http://www.vigyanprasar.gov.in/scientists/ESchrodinger.htm|erişimtarihi=1 Ağustos 2009|arşivtarihi=17 Nisan 2009}}</ref> Eleştirenlerden biri,[[Max Born]], Schrödinger'in dalga fonksiyonunun bir elektronu değil bütün olası durumlarını tanımladığını, bu yüzden bir elektronun çekirdeğin etrafındaki herhangi bir konumda bulunma olasılığını hesaplamak için kullanılabileceğini söyledi.<ref>{{Haber kaynağı|yazar=Mahanti, Subodh|başlık=Max Born: Founder of Lattice Dynamics|arşivurl=https://web.archive.org/web/20090122193755/http://www.vigyanprasar.gov.in/scientists/MBorn.htm|ölüurl=evet|url=http://www.vigyanprasar.gov.in/scientists/MBorn.htm|erişimtarihi=1 Ağustos 2009|arşivtarihi=22 Ocak 2009}}</ref> Bu, parçacık ve dalga elektron teorilerinin karşıtlığını uzlaştırdı ve dalga-parçacık çiftliği fikrini getirdi. Bu teoriye göre elektronlar hem dalga hem de parçacık özelliklerini gösterebilirdi. Örneğin bir dalga gibi yansıtılabilirdi, ve bir parçacık gibi kütleye sahipti.<ref>{{Haber kaynağı|yazar=Greiner, Walter|başlık=Quantum Mechanics: An Introduction|url=https://books.google.com/books?id=7qCMUfwoQcAC&pg=PA29&dq=wave-particle+all-particles#v=onepage&q=wave-particle%20all-particles&f=false|erişimtarihi=14 Haziran 2010|arşivurl=https://web.archive.org/web/20130419040504/http://books.google.com/books?id=7qCMUfwoQcAC&pg=PA29&dq=wave-particle+all-particles#v=onepage&q=wave-particle%20all-particles&f=false|arşivtarihi=19 Nisan 2013|ölüurl=hayır}}</ref>

Elektronları dalga fonksiyonları ile açıklayabilmenin bir sonucu olarak;, bir elektronun konumunu ve momentumunu eşzamanlıeş zamanlı elde edebilmek matematiksel olarak imkânsızdırimkansızdır. Bu durum, bunu ilk kez 1927 yılında tanımlayıp, yayımlayan ünlü teorik fizikçi [[Werner Heisenberg]]'e ithafen [[Belirsizlik ilkesi|Heisenberg belirsizlik ilkesi]] olarak adlandırılır.<ref>{{Dergi kaynağı|soyadı=Heisenberg|ad=W.|yıl=1927|başlık=Über den anschaulichen Inhalt der quantentheoretischen Kinematik und Mechanik|dergi=[[Zeitschrift für Physik]]|sayı=3–4|cilt=43|sayfalar=172-198|dil=de|bibcode=1927ZPhy...43..172H|doi=10.1007/BF01397280}}</ref> Bu, düzgün ve keskin dairesel yörüngelerle tanımlanmış Bohr'un modelini geçersiz kılmıştır. Atomun modern modelinde ise elektronların konumları olasılıklar olarak tarif edilmiştir. Teorik olarak bir elektron çekirdekten herhangi bir uzaklıkta bulunabilir. Fakat elektronun enerji seviyesine bağlı olarak, çekirdeğin etrafında bazı bölgelerde diğer bölgelere göre özellikle daha sık bulunur. Bu düzene [[atomik orbital]] adı verilir. Orbitaller; çekirdek merkezde olmak üzere [[küre]], dambıl, simit gibi birçok şekilde bulunabilir.<ref>{{Haber kaynağı|yazar1=Milton Orchin|yazar2=Roger Macomber|yazar3=Allan Pinhas|yazar4=R. Wilson|başlık=The Vocabulary and Concepts of Organic Chemistry, Second Edition,|url=http://media.wiley.com/product_data/excerpt/81/04716802/0471680281.pdf|erişimtarihi=14 Haziran 2010|arşivurl=https://web.archive.org/web/20181008235041/http://media.wiley.com/product_data/excerpt/81/04716802/0471680281.pdf|arşivtarihi=8 Ekim 2018|ölüurl=evet}}</ref>