实了同位素有着不同的质量，并且同位素间的质量差都为一个整数，这被称为整数规则。1932年，詹姆斯·查德威克发现了中子，解释了这一个问题。中子是一种中性的粒子，质量与质子相仿。同位素则被重新定义为有着相同质子数与不同中子数的元素。1950年代，随着粒子加速器及粒子探测器的发展，科学家们可以研究高能粒子间的碰撞。他们发现中子和质子是强子的一种，由更小的夸克微粒构成。核物理的标准模型也随之发展，能够成功的在亚原子水平解释整个原子核以及亚原子粒子之间的相互作用。1985年左右，朱棣文及其同事在贝尔实验室开发