者质量的相近能够通过粒子物理学中的上夸克和下夸克的质量差来解释。质子和中子的自旋为。这意味着它们是费米子而非玻色子，因此与电子一样，它们也遵守包利不相容原理。这在核物理学中是非常：一个原子核中的中子和质子不能同时佔据相同的量子态，而是会分散开来形成核壳层，这和在化学里电子形成电子壳层的原理相似。质子和中子自旋的重要性也在于，它是大原子核的核自旋的来源。核自旋的其一重要应用在于化学和生化分析中的核磁共振成像。质子的磁矩，写作μ，是，而中子的磁矩则为μ = 。这些参数在核磁共振成像中也是十分重要的。