1925年邂逅爱琳·斯图尔特-布朗，她父亲是利物浦一名证券经纪员。两人于1925年8月成婚，伴郎是卡皮察。夫妇于1927年2月生下一对孪生女儿，名为祖安娜和朱迪斯。在研究中，查德威克继续探究原子核。自旋在1925年被发现，这个概念让物理学家成功解释塞曼效应，但同时亦产生了解释不了的反常现象。当时认为原子核是由质子与电子所构成的，例如氮的质量数为14，因此按当时的理解，假定氮的原子核是由14个质子与7个电子。从这个构成可以得出正确的质量与电荷，但自旋却不对。在1928年剑桥的β粒子与伽玛射线的研讨会中