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他富含氢的化合物，就会释放出高能质子。虽然这个结果同高能伽马射线一致，但细致的数据分析表明未知辐射是伽马射线的假説越来越牵强。1932年，英国物理学家詹姆斯·查德威克在剑桥大学进行了一系列的实验，以α粒子轰击硼-10原子核得到氮-13原子核和一种新射线