Colui che dimostrò, senza ombra di dubbio, l’esistenza di quelle particelle elementari e fondamentali della materia, che Democrito aveva chiamato atomi (cioè “indivisibili”), fu lo scienziato inglese John Dalton. Egli, dopo aver preso in esame le prime leggi ponderali della chimica, cioè quella di Antoine Lavoisier sulla conservazione della massa (1785), quella di Joseph-Louis Proust sulle proporzioni definite (1801) e soprattutto la sua sulle proporzioni multiple (1807), concluse che quelle leggi si potevano spiegare solo ammettendo che gli elementi fossero fatti di atomi.
Il ragionamento che portò Dalton alla formulazione della sua teoria fu il seguente. Perché mai – egli si chiese - gli elementi che formano i composti (come mostrava la legge di Proust) partecipano alla reazione secondo valori in peso definiti e interi? L’acqua, ad esempio, si forma facendo reagire esattamente 8 parti in peso di ossigeno e 1 parte in peso di idrogeno e mai si ottiene acqua facendo reagire quantità qualsiasi di quegli stessi elementi (ad esempio 8,1 o 7,9 parti di ossigeno per una di idrogeno). Se la materia fosse continua quest’ultima possibilità dovrebbe verificarsi, mentre solo se la materia fosse di natura atomistica, la legge delle proporzioni definite e costanti troverebbe giustificazione coerente.
La sua idea fu ulteriormente rafforzata dalla scoperta, da lui stesso effettuata, che due elementi erano in grado di combinarsi secondo più proporzioni. Ad esempio, ossigeno e idrogeno, oltre all’acqua, formano anche acqua ossigenata, ma mentre nel primo caso lo fanno combinandosi secondo un rapporto in peso di 8 a 1, nel secondo di 16 a 1. Se quindi si immaginava che la molecola di acqua (cioè il frammento più piccolo di questo composto) era formata dall’unione di un atomo di ossigeno con uno di idrogeno, il peso dell’atomo di ossigeno doveva essere 8 volte quello dell’atomo di idrogeno e quindi nella molecola di acqua ossigenata vi dovevano essere due atomi di ossigeno legati ad uno di idrogeno. (In realtà l’atomo di ossigeno pesa non 8, bensì 16 volte di più dell’atomo di idrogeno, ma il ragionamento che porta alla visione corpuscolare della materia conserva il suo rigore logico.)
Accettato quindi come oggetto esistente, i chimici, tuttavia, si resero subito conto che l'atomo non poteva essere, come immaginava Dalton e come suggeriva anche il nome che gli era stato assegnato, una semplice pallina di materia omogenea e indivisibile. I limiti di tale modello apparvero evidenti non appena ci si chiese come gli atomi potessero stare uniti insieme a formare aggregati, e quali fossero le forze e i meccanismi in grado di determinare la formazione di alcuni legami e la rottura di altri. I fisici, d'altra parte, avevano l'esigenza di spiegare il fenomeno dell'elettricità, una forma di energia la cui origine e natura doveva risiedere necessariamente negli atomi, visto che un corpo materiale poteva venire elettrizzato anche per semplice strofinio.
Come convincersi dell'esistenza degli atomi?
Cronologia fisica atomica, nucleare, e delle particelle.