Już pierwsze modele struktury atomu zawierały informacje dotyczące ilości elektronów w obojętnym atomie. Dopiero E. Rutherford na podstawie eksperymentu przeprowadzonego na przełomie XIX i XX w. ustalił, że jądro zawiera praktycznie całą masę atomu, a także ocenił jego średnicę.
Rutherford badał przenikanie cząstek \( \alpha \) (jąder helu) przez bardzo cienką folię złota. Eksperyment pozwolił ustalić, że odległość pomiędzy dodatnio naładowanym jądrem atomu a otaczającymi go elektronami jest na tyle duża, że stosunkowo duże cząstki \( \alpha \) są w stanie w znacznej większości przejść przez strukturę, a tylko niewielka ich część zostaje odbita.
Współczesna nauka prezentuje szereg analogii pomiędzy zachowaniem się strumienia świetlnego i strumienia rozpędzonych elektronów. Na ich podstawie rozpatruje się zachowanie elektronów w atomie, których naturę przedstawił w swojej hipotezie Louis de Broglie opisując elektron jako twór, który w niektórych przypadkach należy rozpatrywać jako cząstkę materii, a w innych, jako falę powstającą na skutek poruszania się tej cząstki.