中性子の発見
陽子-電子モデルの問題を考えると、原子核が陽子と中性子で構成されていることはすぐに受け入れられたが、最初は中性子の正確な性質は不明であった。中性子の発見から数か月以内に、ヴェルナー・ハイゼンベルクとDmitri Ivanenkoが原子核の陽子-中性子モデルを提案した。ハイゼンベルクの画期的な論文は、量子力学を通して原子核内の陽子と中性子の記述へアプローチを行った。核内の陽子と中性子に関するハイゼンベルクの理論は「核を量子力学系として理解するための主要段階」であったが、依然として核電子の存在を仮定していた。特に、ハイゼンベルクは中性子を陽子-電子複合体と仮定しており、そこに量子力学的説明はない。また、核内でどのように軽量の電子が束縛されるかについて説明していない。核子を結合する核交換力の最初の理論を導入した。陽子と中性子は同じ粒子の異なる量子状態、つまり核アイソスピン量子数の値により区別される核子であると考えた。
陽子-中性子モデルは二窒素の謎を説明した。Nは各々3組の陽子と中性子で構成され追加の不対中性子と陽子がそれぞれ同じ方向の⁄2 ħのスピンに寄与し合計で1 ħになると提案されると、モデルは実現可能なものとなった。