Некоторые ограничения модели атома Томсона, которые привели к её научной несостоятельности:

• Отсутствие учёта положительно заряженных частиц. 14 Модель предполагала, что положительный заряд равномерно распределён по всему атому, но позже учёные идентифицировали положительно заряженные частицы как протоны. 14
• Невозможность объяснить устойчивость атома. 4 Модель не могла объяснить, как положительный заряд удерживает отрицательно заряженные электроны. 4
• Неспособность объяснить результаты эксперимента с золотой фольгой. 14 Этот эксперимент провёл Резерфорд, и он показал, что большая часть массы и положительного заряда атома сосредоточена в маленьком плотном ядре в центре атома. 14
• Невозможность объяснить явление атомных спектров. 14 Модель не могла описать испускание и поглощение атомами света определённой длины волны. 14
• Невозможность объяснить наличие изотопов. 14

Модель атома Томсона была опровергнута в эксперименте по рассеянию альфа-частиц на золотой фольге в 1909 году, который проанализировал Эрнест Резерфорд в 1911 году. 35