물질
입자에 의한 물질의 정의에 따르면 원자는 경입자의 일종인 전자와 쿼크에 의해 이루어진 바리온인 양성자, 중성자로 이루어진다. 이렇게 이루어진 원자는 다시 분자를 구성한다. 이러한 의미에서 원자와 분자를 물질의 기본단위로 정의할 수 있다. 이러한 정의는 이온과 같이 원자가 아닌 상태의 물질에서도 적용될 수 있다.
원자 모형
1918년에 어니스트 러더퍼드는 질소기체에 알파 입자를 충돌시키고 수소 원자 핵이 기체에서 나오는 것을 관찰하였다. 러더퍼드는 수소 핵은 질소 원자의 핵에서 나온 것이라고 결론지었다. (사실상, 그는 원자를 쪼개었다.) 그는 나중에 어떤 원자의 양전하든지 수소 핵의 개수와 동등하다는 것을 알았다. 수소 원소가 가장 가벼운 원소라는 사실과 다른 모든 원소의 원자량이 대략 수소의 원자량의 몇 배라는 사실에서 그는 수소 핵은 한 개의 입자이며 모든 원자 핵의 기본적인 구성 요소라고 결론지었다. (이것이 양성자이다.) 이후에 러더퍼드는 실험을 통해 대부분의 원자들의 핵 질량이 그것이 가진 양성자의 질량을 넘는다는 것을 알게 되었다.