利的研究工作中，他得知任何一种原子内部的总正电荷总是氢核所带电荷的整数倍。同时，当时测定的许多元素的原子量依据都近似等于氢的原子量整数倍。由此可以看出氢原子是最轻的原子。由此，他总结道，氢核是一种单一粒子并且是所有原子核的一种基本组分。他将这种粒子命名为质子。而通过进一步的实验，卢瑟福发现绝大多数的原子的质量要比其中包含的质子的总质量大得多，他推测多出的质量来源于当时尚未发现的一种电中性的粒子，并将其暂称为“中子”。1928年，瓦尔特·博特在用α粒子轰击铍时，发现产生了一种具有高穿透性，且电中性的射线。