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，证明伽马射线假说站不住脚。他提出这种新辐射是一种质量近似于质子的中性粒子，并设计了实验证实了他的理论。这种中性粒子被称作中子。
原子核的中子-质子模型.在查德威克发现中子以前，流行的原子核模型为“质子-电子”模型。但这个模型存在很多的问题。比如，在氮气（N）的分子光谱中，偶数转动能