ジェームズ・チャドウィック
Arnold, Lorna (1998). “A Modest Maker of Modern Physics”. Science 282 (5388): 422. Bibcode: 1998Sci...282..422A. doi:10.1126/science.282.5388.422. オリジナルの8 August 2014時点におけるアーカイブ。. https://web.archive.org/web/20140808055350/http://worldtracker.org/media/library/Science/Science%20Magazine/science%20magazine%201997-1998/root/data/Science%201997-1998/pdf/1998_v282_n5388/p5388_0422.pdf.
Bacher, Robert F.; Condon, Edward U. (1932). “The Spin of the Neutron”. Physical Review 41 (5): 683–685. Bibcode: 1932PhRv...41..683B. doi:10.1103/PhysRev.41.683.2.
Bohr, Niels; Wheeler, John A. (1939). “The Mechanism of Nuclear Fission”. Physical Review 55 (5): 426–450. Bibcode: 1939PhRv...56..426B. doi:10.
中性子の発見により、遅い中性子を捕獲しその後ベータ崩壊することでウランよりも重い元素を生成することが可能になった。他の原子の原子核に存在する電気力により反発される正に帯電したアルファ粒子とは異なり、中性子はクーロン障壁を超える必要が無いため、ウランなどの重い元素でも原子核に入りこむことができる。これによりエンリコ・フェルミは原子核と低速中性子の衝突により起きる核反応を調査するようになり、この研究で1938年にノーベル賞を受賞した。
チャドウィックが1914年に報告したベータ線の連続スペクトルを説明するために、ヴォルフガング・パウリは1930年12月4日に別の種類の粒子を提案した。ベータ線のエネルギーの全てを説明できるわけではないため、エネルギー保存の法則に反するように見えるが、パウリは未発見の別の粒子が関わっていればこれを矯正することができると主張した。パウリはこの粒子も中性子と呼んだが、明らかにチャドウィックの中性子と同じ粒子ではなかった。フェルミはこれをイタリア語で「小さな中性子」という意味のニュートリノという名前に変えた。1934年、フェルミは原子核から放出された電子は中性子が陽子、電子、ニュートリノに崩壊することにより生成すると説明するベータ崩壊の理論を提案した。ニュートリノは失われたエネルギーを説明できたが、質量が小さく電荷のない粒子は観測が困難であった。ルドルフ・パイエルスとハンス・ベーテはニュートリノは地球を簡単に通過できると計算したため、検出する可能性はわずかであった。フレデリック・ライネスとクライド・カワンは近くの原子炉からの大きな反ニュートリノ流内に検出器を置くことにより、1956年6月14日にニュートリノを確認した。
ハイゼンベルクは中性子が新たな核子として最も良く説明されることを示したが、正確な性質は不明のままであった。チャドウィックは1933年のBakerian Medal受賞講演において、中性子の質量を約1.0067 uと推定した。陽子と電子を合わせた質量は1.0078 uであるため、このことは陽子-電子複合物としての中性子は約2 MeVの結合エネルギーを持つことを含み、妥当と思われた。ただし結合エネルギーが非常に小さい粒子がどのように安定しているかを理解するのは困難なことであった。このような小さい質量差を推定するには精緻な測定に挑戦する必要があり、1933-4年にいくつかの矛盾する結果が得られた。ホウ素にアルファ粒子を衝突させることでフレデリックとイレーヌ・ジョリオ=キュリーは中性子の質量としては大きな値を得たが、カリフォルニア大学のアーネスト・ローレンスのチームは小さな値を得た。その後ナチス・ドイツから亡命しキャベンディッシュ研究所の大学院生であったモーリス・ゴールドハーバー(英語版)は、チャドウィックにTl(当時はトリウム C"として知られていた)の2.6MeVガンマ線により重陽子を光壊変させられることを提案した。
中性子の質量の正確な値はこの過程により決定できる。チャドウィックとゴールドハーバーはこれを試し、うまくいくことがわかった。生成された陽子の運動エネルギーを1.05MeVとして測定し、方程式において中性子の質量を未知とした。陽子と重陽子の質量に使われる値によりこれを1.0084もしくは1.0090原子単位であると計算した(中性子の質量の最新の許容値は1.00866 uである)。中性子の質量は陽子と電子のペアとしては大きすぎだった。