بشر پیوسته در این فکر بوده است که ساختار اتمها چگونه است؟ الکترونها و پروتونها با چه ترتیبی درون اتم قرار دارند؟ آیا در اتم این اجزاء حرکت می‌کنند یا ساکنند؟ ...

نخستین دانشمندی که پاسخی برای این سؤالات داشت، تامسون بود.

در آزمایشهای تخلیه الکتریکی در گازها گفته شد که الکترون یک ذره بنیادی با بار منفی است که جنس آن در همه اتمها یکسان است. با خروج الکترون از اتم خنثی به ذره مثبتی می‌رسیم که جنس آن به نوع اتمهای گازی شکل بستگی دارد. هم چنین همه اتمها از نظر الکتریکی خنثی هستند. پس باید به تعداد برابر بارهای منفی و مثبت داشته باشند. از این‌رو، تامسون در سال 1909 اتم را به شکل کره‌ای تصور کرد که در آن بار مثبت به طور یکنواخت گسترده شده است و الکترونها با بار منفی خود به ترتیبی قرار گرفته‌اند که از نظر تعادل بار الکتریکی در پایدارترین حالت خود باشند (حداکثر فاصله را داشته باشند.)

مطابق این مدل، در هیدروژن یک الکترون در مرکز کره و در بریلیم چهار الکترون در چهار رأس یک چهاروجهی قرار گرفته‌اند.

چون وی اتم را مانند هندوانه‌ای در نظر گرفت که قسمت اصلی و عمده آن را پروتونها تشکیل می‌دهند و الکترونها مانند تخمه هندوانه در آن پراکنده‌اند، این مدل را مدل هندوانه‌ای اتم می‌گویند. (به مدل کیک کشمشی هم مرسوم است.)

این مدل با موفقیت روبرو نشد زیرا خواص عناصر که ناشی از خواص اتمهای آنها است، بخصوص طیف نوری که از آنها منتشر می‌شود به وسیله این مدل، قابل بیان و تفسیر نبود و خود مدل نیز به وسیله هیچ آزمایشی مورد تأیید قرار نگرفت.

در واقع از سال 1904 به بعد که وجود الکترونها و ذره‌های مثبت در اتم محرز شد، دانشمندان به این فکر بودند که این ذرات چگونه در اتم تجمع حاصل کرده‌اند. در تدوین مدل دو مرحله را باید در نظر گرفت:

1. گام نخستین که شکل تجمع ذرات را روشن سازد، بدون اینکه بتواند خواص را بیان کند. در این مرحله مدل تامسون و مدل رادرفورد را باید به نظر آورد.

2. مدلی که طبق قوانین فیزیکی پایداری سیستم و خواص آن را بیان کند. در این مرحله مدل بوهر و مدل کوانتومی امروزی را باید نام برد.

فیزیکدان بریتانیایی، در نزدیکی منچستر زاده شد. در منچستر و کمبریج دانش آموخت، در 14 سالگی وارد کالج منچستر شد. نخست می‌خواست در رشته مهندسی تحصیلی کند، امّا به فیزیک روی آورد.

درسال 1884 استاد فیزیک دانشگاه شد. در سال 1905 استاد انستیتو سلطنتی و در سال 1918 استاد کالج ترینیتی شد. وی ریاست آزمایشگاه کاوندیش را بر عهده داشت. در سال 1884 عضو انجمن سلطنتی انگلستان شد.

هر چند مدل اتم هندوانه‌ای او نارساییهایی داشت ولی از نظر اینکه ارتباطی میان الکترونها و ساختمان اتمی از یک سو و ارتباط میان الکترونها و خواص دوره‌ای از سوی دیگر پیشنهاد می‌کرد، ارزش داشت.

تامسون در بالیستیک و رادیو اکتیویته و سایر مباحث فیزیک نیز پژوهشهای ارزشمندی انجام داده است. لذا جایزه نوبل فیزیک 1906 به وی داده شد. در شب درگیری جنگ جهانی دوم چشم از جهان فروبست. جسدش در کلیسای بزرگ لندن در کنار قبرهای نیوتن، داروین، کلوین، هرشل و رادرفورد به خاک سپرده شد.