电子这样轻的粒子束缚在像原子核这样小的区域中。1930年，前苏联的维克托·安巴楚勉和迪米特里·伊瓦年科发现原子核不可能只由质子和电子组成；有某种中性的粒子存在于原子核中。1931年，德国物理学者瓦尔特·博特和赫伯特·贝克尔发现用钋的高能α粒子轰击铍、硼或锂这些较轻的元素，会产生一种贯穿力极强的辐射。开始他们认爲这种辐射是伽马射线。但是未知辐射比任何已知伽马射线贯穿力都强，而且实验结果很难用伽马射线来解释。1932年，伊雷娜·约里奥-居里和弗雷德里克·约里奥-居里在巴黎发现，如果用这种未知辐射照射石蜡和其