一些电子，中和了质子的电荷。以氮-14核为例：当时认爲此原子核由14个质子和7个核外电子构成。因此，它应该带7个正电荷，同时质量数为14。随后兴起的量子力学指出，任何能量也无法把电子这样轻的粒子束缚在像原子核这样小的区域中。1930年，前苏联的维克托·安巴楚勉和迪米特里·伊瓦年科发现原子核不可能只由质子和电子组成；有某种中性的粒子存在于原子核中。1931年，德国物理学者瓦尔特·博特和赫伯特·贝克尔发现用钋的高能α粒子轰击铍、硼或锂这些较轻的元素，会产生一种贯穿力极强的辐射。开始他们认爲这种辐射是伽马