到了1920年，科学家发现了化学同位素，确定了原子量大约是氢原子质量的整数倍，并将原子序数认定为原子核具有的电荷量。科学界在1920年代普遍认为原子核是由当时已知的两种基本粒子质子和电子混合构成的。不过这种模型与其他理论及实验结果存在抵触之处。詹姆斯·查德威克在1932年发现了中子，而后又验证了中子是种有别于质子的新基本粒子。原子核的基本性质随着中子的发现得以确定。不带电的中子迅速成为了探测原子核结构的工具并使科学家取得了一系列发现。这其中包括1934年通过中子照射合成的新的放射性元素以及1938年