1886年英国科学家克鲁克斯做了多次实验,得到结论是出现小数的原子量决非实验误差所致。他大胆地假设:同一元素的原子,可以有不同的原子量,这种原子量不同的原子,化学性质极其相似,相互混杂,因此化学家测定元素原子的原子量是各原子原子量的平均值。克鲁克斯的看法是很接近事实的,可惜当时他无法用实验来说明,因而不能取得化学界共识。
真正用实验研究这个问题的是英国科学家阿斯顿(F.W.Aston,1877—1945),他是质谱仪的发明者。而质谱仪是能够精确测定原子量的仪器。他用质谱仪测定氯的原子量总是35.457。在质谱仪照片中,氯留下一大一小两个黑斑。根据它的位置偏离程度,很容易算出氯的原子量有35和37两种,它们的比约为4∶1,由此得到原子量平均值正是35.457。阿斯顿还测定氖元素有三种原子:90%的原子量为20,9%的原子量为22,剩下不到1%原子量为21,因此求得氖的原子量为20.18。
虽然阿斯顿做了划时代的实验,但是他毕竟不是一个化学家,不能把这一工作深入下去,更不去解释原因何在。