泡利提出的中微子假说以及1932年由詹姆斯·查兑克发现的中子给出了另外一种可能解释。后来，恩里科·费米提出的对于整个β衰变的物理机制给出解释：中子衰变为质子、电子与微中子。自此，玻尔不再坚持β衰变违反能量守恒。但中微子非常难以探测。直到五十年代中期，克莱德·科温和弗雷德里克·莱因斯才从核反应炉的产物观测到它的踪迹。从在曼彻斯特做博士后研究放射现象的时期开始，玻尔就对核子物理学情有独钟。1936年，在论文《中子俘获与核子构造》里，他提出复合核假说来解释原子核是如何俘获中子。之后数年，他与才华横溢的助手弗里