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，偶数转动能级的越迁要比奇数转动能级的强烈，这説明偶数能级上的集居数比奇数能级的大。根据量子力学和泡利不相容原理，这意味着N-14核的自旋是约化普朗克常数ħ（普朗克常数除以2π）的整数倍。这个结果同质子-电子模型相悖。质子和电子的自旋皆为ħ。如果一个氮核由14个质子同7个电子组成，无论怎样组合也无法得到其自旋是ħ的整数倍。中子-质子模型能够很好地解决这个问题。从β衰变中，费米得出结论说中