物质究竟是由什么组成的，科学家们做了长期的探索。微观粒子结构探索这个展项就是按照历史发现的顺序展示了各个时期的粒子观点。

第一个展品展示的是模拟汤姆斯发现电子的实验装置。按下左边的按钮，玻璃罩的阴极射线管出现一道绿色的光。展品右边是一个转盘，中央镶着一组磁铁。转动转盘，可以发现射线管中的光发生了偏转。光发生偏转，说明受到了磁场的影响，意味着光由一种带电粒子组成。

第二个展品展示的是卢瑟福的原子模型。自汤姆逊发现电子之后，科学家们对原子的模型展开了一系列的推测。有观点认为，原子就像一个面包，电子就像均匀分布在面包上的葡萄干。那么这种观点是否正确？可以用卢瑟福的这个装置验证。展品的正前方是一个接收屏，后面是一个玻璃罩，玻璃罩里边放置了一个金箔片，再往后是一个产生射线的装置。移动接收屏，可以发现与发生射线、金箔成一条直线时，接收到的信号最强，离得越远，信号越弱。这说明，原子大部分位置是空的，射线粒子可以直接穿过。所以，原子应该是由一个极小的核心和若干电子组成的。这就是卢瑟福的原子模型。

原子核到底有多小呢？第三件展品就是通过对比来了解这个问题。展品提出一个问题：如果一个原子有整个科技馆那么大，那么原子核是多大？操作板上有三个选择按钮，观众可以按下相应的按钮选择答案。只有正确的答案，才能让不透明的玻璃罩中的台灯点亮。

最后一个展品，通过脚踏踏板，可以观察到粒子加速器的运行原理。