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。随后发现这种射线照射石蜡时，可以放射出质子。起初，它被认为是高能γ射线，因为γ射线可以类似地将金属中电子轰出。但詹姆斯·查德威克发现，如果它是一种电磁辐射，那么在至少满足能量和动量守恒条件下，它的电离作用过于强劲。1932年，查德威克用这种射线照射几种元素的单质，如氢气、氮气，通过测量反冲的带电粒子所带能量，他推断这种射线实际上是由一种电中性的粒子构成；这种粒子并不像γ射线那样静质量为零，而是具有与质子相似的质量。由此，他提出这种粒子就是卢瑟福所预测