ジェームズ・チャドウィック
その後10年以上にわたりキャベンディッシュ研究所でラザフォードの研究助手(assistant director)を務めた。ここは当時物理の研究において世界有数の場所であり、ジョン・コッククロフト、Norman Feather、マーク・オリファントなどの学生を惹きつけた。チャドウィックは中性子の発見に続きその質量を測定した。彼は中性子はがんに対抗する主要な武器になると予想した。1935年にキャベンディッシュ研究所を離れリヴァプール大学の物理学教授となり、古くなっていた実験室をオーバーホールしサイクロトロンを設置することにより、リヴァプール大学を核物理学の重要な研究センターとした。
第二次世界大戦中は、原子爆弾を造るためのチューブ・アロイズ計画の一部として研究を行う一方、自身のマンチェスターの研究室とその周囲はドイツ空軍による爆撃に悩まされた。ケベック協定により自身の計画とアメリカのマンハッタン計画が一緒になると、British Missionに参加しワシントンD.C.とロスアラモス研究所で働いた。自身の努力により計画責任者であるレズリー・グローヴスのほぼ完全な信頼を得て皆を驚かせ、1945年1月1日のNew Year Honoursでナイトに叙された。1945年7月、トリニティ実験を見た。この後に国連原子力委員会のイギリスの科学顧問を務めた。ビッグ・サイエンスに向かう傾向に不快感を覚えたため、ゴンヴィル・アンド・キーズ・カレッジの学寮長となった。その後1959年に退職した。
1928年にケンブリッジで行われたベータ粒子とガンマ線に関する会議において、ガイガーと再会した。ガイガーは彼のポスドク学生ヴァルター・ミュラーにより改良されたガイガーカウンターの新たなモデルをチャドウィックに持ってきた。チャドウィックは戦争以来使っておらず、新たなガイガーミュラーカウンターはケンブリッジで使っている、観察のときに人の目頼みのシンチレーション技術を大幅に改善する可能性があった。これの主な欠点は、アルファ、ベータ、ガンマ線やラジウムを検出するところであった。ラジウムはキャベンディッシュ研究所で普通に使っており3つ全てが放射されていたためチャドウィックが考えていたものには適さなかった。しかし、ポロニウムはアルファ放射体であり、リーゼ・マイトナーがチャドウィックにドイツから約2ミリキュリー(約0.5 μg)を送った。
ドイツではヴァルター・ボーテとその学生Herbert Beckerがポロニウムを用いてベリリウムにアルファ粒子を衝突させ普通ではない形の放射線を発生させていた。チャドウィックはオーストラリアの1851年博覧会教授(Exhibition scholar)Hugh Websterに彼らの結果を複写させた。チャドウィックにとってこれは彼とラザフォードが何年もの間仮説を立ててきた何か、電荷を持たない理論的な核粒子、中性子の証拠であった。1932年1月、Featherはチャドウィックの注目先を他の驚くべき結果に向けた。フレデリックとイレーヌ・ジョリオ=キュリーはポロニウムとベリリウムをガンマ線と考えられるものの源として用いパラフィンワックスから陽子を放出させることに成功した。この結果にラザフォードとチャドウィックは合意しなかった。