In questo modello, gli atomi erano noti per essere costituiti da elettroni caricati negativamente. Sebbene Thomson li chiamasse “corpuscoli”, erano più comunemente chiamati “elettroni” che G. J. Stoney propose come “quantità unitaria fondamentale di elettricità” nel 1891. A quel tempo, si sapeva che gli atomi non avevano carica elettrica netta. Per spiegare ciò, Thomson sapeva che gli atomi dovevano anche avere una fonte di carica positiva per bilanciare la carica negativa degli elettroni. Considerò tre modelli plausibili che sarebbero stati coerenti con le proprietà degli atomi allora conosciute:
- Ogni elettrone caricato negativamente era accoppiato con una particella caricata positivamente che lo seguiva ovunque all’interno dell’atomo.
- Gli elettroni caricati negativamente orbitavano intorno a una regione centrale di carica positiva avente la stessa grandezza della carica totale di tutti gli elettroni.
- Gli elettroni negativi occupavano una regione di spazio che era caricata positivamente in modo uniforme (spesso considerata come una sorta di “brodo” o “nuvola” di carica positiva).
Thomson scelse la terza possibilità come la struttura più probabile degli atomi. Thomson pubblicò il suo modello proposto nell’edizione di marzo 1904 del Philosophical Magazine, la principale rivista scientifica britannica dell’epoca. Secondo Thomson:
… gli atomi degli elementi sono costituiti da una serie di corpuscoli elettrificati negativamente racchiusi in una sfera di elettrificazione positiva uniforme, …
Con questo modello, Thomson abbandonò la sua ipotesi di “atomo nebuloso” del 1890 basata sulla teoria atomica del vortice in cui gli atomi erano composti da vortici immateriali e suggerì che c’erano somiglianze tra la disposizione dei vortici e la regolarità periodica riscontrata tra gli elementi chimici.:44-45 Essendo uno scienziato astuto e pratico, Thomson basò il suo modello atomico su prove sperimentali note dell’epoca. La sua proposta di una carica di volume positiva riflette la natura del suo approccio scientifico alla scoperta che consisteva nel proporre idee per guidare esperimenti futuri.
In questo modello, le orbite degli elettroni erano stabili perché quando un elettrone si allontanava dal centro della carica positiva sfera, è stata sottoposta ad una maggiore i forza verso l’interno, perché c’era una carica più positiva all’interno della sua orbita (vedi legge di Gauss). Gli elettroni erano liberi di ruotare in anelli che erano ulteriormente stabilizzati dalle interazioni tra gli elettroni e le misurazioni spettroscopiche avevano lo scopo di tenere conto delle differenze di energia associate a diversi anelli di elettroni. Thomson ha tentato senza successo di rimodellare il suo modello per tenere conto di alcune delle principali linee spettrali sperimentalmente note per diversi elementi.
Il modello di budino di prugne ha utilmente guidato il suo studente, Ernest Rutherford, a escogitare esperimenti per esplorare ulteriormente la composizione di atomi. Inoltre, il modello di Thomson (insieme a un simile modello di anello di Saturno per elettroni atomici proposto nel 1904 da Nagaoka dopo il modello degli anelli di Saturno di James Clerk Maxwell) erano utili predecessori del modello di Bohr più corretto simile al sistema solare dell’atomo.
Il soprannome colloquiale “plum pudding” fu presto attribuito al modello di Thomson poiché la distribuzione degli elettroni all’interno della sua regione dello spazio caricata positivamente ricordò a molti scienziati l’uva passa, allora chiamata “prugne”, nel comune dessert inglese, il budino di prugne.
Nel 1909, Hans Geiger ed Ernest Marsden condussero esperimenti con sottili fogli d’oro. Il loro professore, Ernest Rutherford, si aspettava di trovare risultati coerenti con il modello atomico di Thomson. Fu solo nel 1911 che Rutherford interpretò correttamente i risultati dell’esperimento che implicavano la presenza di un piccolissimo nucleo di carica positiva al centro degli atomi d’oro. . Ciò ha portato allo sviluppo del modello Rutherford dell’atomo. Immediatamente dopo che Rutherford pubblicò i suoi risultati, Antonius Van den Broek fece la proposta intuitiva che il numero atomico di un atomo fosse il numero totale di unità di carica presenti nel suo nucleo. Gli esperimenti di Henry Moseley del 1913 (vedi la legge di Moseley) fornirono le prove necessarie per supportare la proposta di Van den Broek. La carica nucleare effettiva fu trovata coerente con il numero atomico (Moseley trovò solo un’unità di differenza di carica). Questo lavoro culminò nello stesso anno nel modello di Bohr dell’atomo simile al sistema solare (ma limitato quantistico), in cui un nucleo contenente un numero atomico di cariche positive è circondato da un numero uguale di elettroni in gusci orbitali. Il modello di Thomson ha guidato gli esperimenti di Rutherford, il modello di Bohr ha guidato la ricerca di Moseley.