Οι έρευνες των επιστημόνων έχουν αποδείξει ότι το άτομο δεν αποτελεί το μικρότερο σωματίδιο της ύλης. Υπάρχουν και μικρότερα σωματίδια το οποία ονόμασαν υποατομικά σωματίδια.

Ένα από αυτά είναι το πρωτόνιο. Η μάζα του είναι περίπου 1,7x10^-27 kg και είναι φορτισμένο θετικά. Κάθε άτομο ενός στοιχείου έχει ένα συγκεκριμένο και σταθερό αριθμό πρωτονίων, ο οποίος καθορίζει το είδος του στοιχείου.

Ίδια μάζα με το πρωτόνιο έχει και ένα άλλο είδος σωματιδίου, το νετρόνιο, το οποίο όμως είναι ηλεκτρικά ουδέτερο, δηλαδή δεν έχει φορτίο. Κάθε άτομο ενός στοιχείου έχει ένα συγκεκριμένο αριθμό νετρονίων περίπου ίσο με αυτόν των πρωτονίων. Τα πρωτόνια και τα νετρόνια βρίσκονται συγκεντρωμένα σε μια μικρή περιοχή στο κέντρο του κάθε ατόμου, τον πυρήνα και καθορίζουν τη μάζα κάθε στοιχείου.

Το άτομο όμως, είναι ηλεκτρικά ουδέτερο γιατί υπάρχουν και τα ηλεκτρόνια. Ο αριθμός τους είναι πάντα ίσος με αυτό των πρωτονίων και φέρουν αρνητικό φορτίο ίσο με αυτό του πρωτονίου. Κάθε ηλεκτρόνιο φέρει ένα στοιχειώδες αρνητικό φορτίο. Όλες οι ποσότητες θετικού ή αρνητικού φορτιού που μπορούν να μετρηθούν είναι ακέραια πολλαπλάσια του φορτιού του ηλεκτρονίου. Τα ηλεκτρόνια έχουν πάρα πολύ μικρή μάζα περίπου   9,1x10^-31, δηλαδή 1836 φορές μικρότερη από αυτήν του πρωτονίου.

Τα ηλεκτρόνια κινούνται σε ένα μεγάλο χώρο γύρω από τον πυρήνα ως ένα νέφος ηλεκτρονίων. Έτσι, παρόλο που σχεδόν όλη η μάζα ενός ατόμου είναι συγκεντρωμένη στον πυρήνα του, ο πυρήνας δεν αποτελεί το σύνολο του ατόμου. Στην πραγματικότητα  το μέγεθος του είναι πολύ μικρό σε σχέση με το μέγεθος του ατόμου που καθορίζεται από το μέγεθος του νέφους ηλεκτρονίων. Για παράδειγμα, ο πυρήνας του ατόμου του χρυσού είναι μόλις 1/100.000 του μεγέθους του ατόμου του. Γίνεται λοιπόν αντιληπτό, ότι το μεγαλύτερο μέρος του χώρου ενός ατόμου είναι κενό.