ดาลตัน เสนอว่า อะตอมมีลักษณะเป็นทรงกลม ภายในว่างเปล่า อะตอมของธาตุชนิดเดียวกันจะมีสมบัติเหมือนกัน แต่ลักษณะอะตอมของตาลต้นไม่สามารถอธิบาย คำถามหรือข้อสงสัยบางอย่างได้ เช่น การเกิดไฟฟ้าสถิต ต่อมาจึงได้มีผู้ทดลองเพื่อค้นหาคำอธิบายกันอย่างมากมาย จนได้ข้อสรุปว่าภายในอะตอม จะประกอบด้วยอนุภาคมูลฐาน 3 ชนิด คือ อิเล็กตรอน (e) โปรตอน (p) และนิวตรอน (n) โดยมีแกนกลางที่ว่างขึ้นจากโปรตอนและนิวตรอน เรียกว่า นิวเคลียส และมีอิเล็กตรอนที่ว่องไววิ่งอยู่รอบ ๆ อนุภาคเหล่านี้จะจับยึดกันอยู่ด้วยแรงสองชนิดคือ แรงแม่เหล็ก ไฟฟ้า และแรงนิวเคลียร์

โปรตอนเป็นอนุภาคที่มีประจุบวก และอิเล็กตรอนเป็นอนุภาคที่มีประจุลบ ดังนั้นโปรตอนกับอิเล็กตรอนจึงดึงดูดกันด้วยแรงแม่เหล็กไฟฟ้า แต่นิวตรอนเป็นอนุภาคที่เป็นกลาง อยู่รวมกับโปรตอนในนิวเคลียส ดังนั้นนิวตรอนกับโปรตอนจึงดึงดูดกันด้วยแรงนิวเคลียร์

หลังปี ค.ศ. 1960 นักวิทยาศาสตร์ ได้ศึกษาพบว่า มีอนุภาคที่มีขนาดเล็กกว่าอยู่ในโปรตอนและนิวตรอน ซึ่งได้รับการตั้งชื่อภายหลังว่า ควาร์ก (quark) ควาร์กมีขนาดเล็กกว่าโปรตอนประมาณ 1,000 เท่า และมีพลังงานจากประจุไฟฟ้า ประมาณ 1/3 - 2/3 ของโปรตอน ปัจจุบันเราพบควาร์กถึง 6 ชนิด ได้แก่ อัพ (up) ดาวน์ (down) สเตรนจ์ (Strenge) ชาร์ม (charm) ทอป (top) และ บอททอม (bottom)