Большинство современников Томсона отнеслись к его теории скептически: в их сознании не укладывалось, что атомы не целостны и что атом водорода — не самая легкая и маленькая частица.
Между тем Томсон поставил перед собой новую цель — воссоздать посредством корпускул-электронов модель атома. Это оказалось не так-то просто, ведь электроны заряжены отрицательно, а частицы с одноименным зарядом отталкиваются, но ученый нашел выход. По его версии, атом представляет собой что-то вроде кекса с изюмом: положительное облако, в котором свободно движутся многочисленные отрицательные частицы, — обе составляющие взаимно компенсируются, потому атом нейтрален.
Томсон представил эту модель в 1904 г., а семь лет спустя его же студент Эрнест Резерфорд выяснил, что, помимо отрицательных частиц, атомы содержат положительное ядро, и на основе данного наблюдения создал другую модель по образу и подобию Солнечной системы.
То, что катодные лучи, а следовательно, и электроны, могут существовать вне вакуума, обнаружил еще в 1893 г. немецкий физик Филипп Ленард (1862–1947). Для экспериментов с катодной трубкой он проделал в аноде дырочку и закрыл ее фольгой, а напротив разместил еще одну трубку с таким же «окошком». Катодный луч прошел сквозь оба отверстия и попал во вторую трубку, где исследовать его было удобнее. Ленард повторил в этой трубке опыты Томсона, а затем принялся направлять излучение на разные предметы, что позволило ему сделать несколько важных выводов: электрические лучи способны проникать внутрь разных материалов, на глубину, которая зависит от плотности и толщины вещества, а также скорости и энергии частиц, составляющих излучение. Кроме того, ученый обнаружил, что вес атомов распределяется неравномерно и сконцентрирован в одном месте, и ему представилась модель в виде шарообразной оболочки, заполненной сцепленными парами положительных и отрицательных частиц.
Продолжая изыскания Ленарда, посвященные взаимодействию заряженных частиц с разными веществами, подчиненный Томсона — Чарлз Вильсон (1869–1959) сконструировал камеру с насосом, который регулировал объем и давление газа. (Изначально, кстати, ученый планировал сделать аппарат для создания искусственных облаков путем конденсации пара, что дало бы возможность устраивать в лаборатории грозы.) Когда Вильсон направлял в камеру катодные и рентгеновские лучи, те превращали атомы газа в ионы, а капли пара позволяли увидеть их невооруженным взглядом. Ученый чуть видоизменил свой прибор, и пар стал оседать по следу электронов, проявляя дорожку из ионизированных атомов, подобно тому как атмосферный пар формирует конденсационный след самолета.