Nakon što je otkriveno da su tvarisastoje se od molekula, a oni zauzvrat od atoma, pred fizičarima se postavilo novo pitanje. Bilo je potrebno uspostaviti strukturu atoma - od čega se sastoje. E. Rutherford i njegovi studenti obvezali su se riješiti ovaj težak problem. Otkrivanje protona i neutrona pomoću njih dogodilo se početkom prošlog stoljeća
E. Rutherford je već sugerirao da se atom sastoji od jezgre i elektrona koji se vrte oko njega ogromnom brzinom. Ali od čega se sastoji atomsko jezgro nije bilo posve jasno. E. Rutherford predložio je hipotezu da atomska jezgra bilo kojeg kemijskog elementa mora sadržavati jezgru atoma vodika.
Tu hipotezu je kasnije dokazala serijaeksperimenti koji su rezultirali otkrivanjem protona. Suština eksperimentalnih pokusa E. Rutherforda bila je u tome što su dušikovi atomi bombardirani alfa zračenjem, uz pomoć kojih su neke čestice bile istjerane iz atomske dušične jezgre.
Taj je postupak zabilježen fotoosjetljivošćufilm. Međutim, sjaj je bio tako slab, a osjetljivost filma također je niska, pa je E. Rutherford predložio da njegovi studenti, prije nego što su započeli eksperiment, budu u mračnoj sobi nekoliko sati zaredom, kako bi oči mogle vidjeti suptilne svjetlosne signale.
U ovom eksperimentu na karakterističnom svjetluU tragovima je utvrđeno da su čestice koje su izbačene bile jezgre atoma vodika i kisika. Hipoteza E. Rutherforda, koja ga je dovela do otkrića protona, našla je njegovu sjajnu potvrdu.
Ova čestica E. Rutherford je predložio da se to nazove protonom (u prijevodu s grčkog „protos“ znači prvi). Treba razumjeti da atomska jezgra vodika ima takvu strukturu da sadrži samo jedan proton. Ovako je napravljeno otkriće protona.
Ima pozitivan električni naboj. Istodobno je kvantitativno jednak naelektronu elektrona, samo je znak suprotan. Odnosno, ispada da proton i elektron izgleda međusobno uravnotežuju. Stoga se svi predmeti, budući da se sastoje od atoma, u početku ne naelektriraju i primaju električni naboj kad električno polje počne djelovati na njih. U strukturi atomskih jezgara raznih kemijskih elemenata može biti više protona nego u atomskoj jezgri vodika.
Nakon otkrića protona,Znanstvenici su počeli shvaćati da se jezgra atoma kemijskog elementa sastoji ne samo od protona, budući da su, provodeći fizičke eksperimente s jezgrama atoma berilija, otkrili da je masa protona u jezgri četiri jedinice, dok je ukupna masa jezgre bila je devet jedinica. Logično je bilo pretpostaviti da još pet jedinica mase pripada nekim nepoznatim česticama koje nemaju električni naboj, jer bi u protivnom bila narušena ravnoteža elektrona i protona.
James Chadwick, student E.Rutherford je proveo eksperimente i uspio otkriti elementarne čestice koje su izletjele iz atomske jezgre berilija kada su bombardirane alfa zračenjem. Ispostavilo se da nemaju električni naboj. Otkriveno je da nije bilo naboja zbog činjenice da te čestice nisu reagirale na elektromagnetsko polje. Tada je postalo jasno da je otkriven nedostajući element strukture atomske jezgre.
Ova čestica, koju je otkrio D. Chadwick, nazvana je neutronom. Pokazalo se da ima istu masu kao i proton, ali, kao što je već spomenuto, nema električni naboj.
Uz to, eksperimentalno je potvrđeno da je broj protona i neutrona jednak rednom broju kemijskog elementa u periodičnom sustavu.
Objekti poput neutronskih zvijezda mogu se promatrati u Svemiru, što je često posljednja faza u evoluciji zvijezda. Te su neutronske zvijezde vrlo guste.
