Potom, čo sa zistilo, že látkyskladajú sa z molekúl a tie zase z atómov, pred fyzikmi vyvstala nová otázka. Bolo potrebné ustanoviť štruktúru atómov - z čoho pozostávajú. E. Rutherford a jeho študenti sa zaviazali tento zložitý problém vyriešiť. Objav protónov a neutrónov nimi sa uskutočnil na začiatku minulého storočia
E. Rutherford už naznačil, že atóm sa skladá z jadra a elektrónov, ktoré sa okolo neho krútia obrovskou rýchlosťou. Z čoho však pozostáva atómové jadro, nebolo celkom jasné. E. Rutherford navrhol hypotézu, že atómové jadro ľubovoľného chemického prvku musí obsahovať jadro atómu vodíka.
Túto hypotézu neskôr potvrdila sériaexperimenty, ktoré viedli k objaveniu protónu. Podstatou experimentálnych experimentov E. Rutherforda bolo, že atómy dusíka boli bombardované alfa žiarením, pomocou ktorého boli niektoré častice vyrazené z atómového dusíkového jadra.
Tento proces bol zaznamenaný na fotocitlivý materiálfilm. Žiara však bola taká slabá a citlivosť filmu bola tiež nízka, preto E. Rutherford navrhol, aby jeho študenti boli predtým, ako sa pustia do experimentu, niekoľko hodín po sebe v tmavej miestnosti, aby oči videli sotva znateľné svetelné signály.
V tomto experimente na charakteristickom svetlestopy, bolo stanovené, že častice, ktoré boli vyrazené, boli jadrá atómov vodíka a kyslíka. Hypotéza E. Rutherforda, ktorá ho viedla k objaveniu protónu, našla svoje brilantné potvrdenie.
Táto častica E. Rutherford navrhol nazvať ho protónom (v preklade z gréčtiny „protos“ znamená prvý). Malo by byť zrejmé, že atómové jadro vodíka má takú štruktúru, že obsahuje iba jeden protón. Takto došlo k objavu protónu.
Má kladný elektrický náboj. Zároveň sa kvantitatívne rovná náboju elektrónov, iba znamienko je oproti. To znamená, že sa ukazuje, že protón a elektrón sa navzájom zrejme vyrovnávajú. Preto všetky objekty, pretože pozostávajú z atómov, nie sú pôvodne nabité a dostanú elektrický náboj, keď na ne začne pôsobiť elektrické pole. V štruktúre atómových jadier rôznych chemických prvkov môže byť viac protónov ako v atómovom jadre vodíka.
Po objavení protónuVedci začali chápať, že jadro atómu chemického prvku pozostáva nielen z protónov, pretože pri fyzikálnych experimentoch s jadrami atómu berýlia zistili, že hmotnosť protónov v jadre bola štyri jednotky, zatiaľ čo celková hmotnosť jadra bola deväť jednotiek. Bolo logické predpokladať, že ďalších päť hmotnostných jednotiek patrí k niektorým neznámym časticiam, ktoré nemajú elektrický náboj, pretože inak by sa narušila rovnováha elektrónov a protónov.
James Chadwick, študent E. Rutherford uskutočnil experimenty a dokázal detekovať elementárne častice, ktoré vyleteli z atómového jadra berýlia, keď boli bombardované alfa žiarením. Ukázalo sa, že nemajú elektrický náboj. Zistilo sa, že nedošlo k žiadnemu náboju kvôli skutočnosti, že tieto častice nereagovali na elektromagnetické pole. Potom sa ukázalo, že bol objavený chýbajúci prvok štruktúry atómového jadra.
Táto častica objavená D. Chadwickom sa nazýva neutrón. Ukázalo sa, že má rovnakú hmotnosť ako protón, ale ako už bolo spomenuté, nemá elektrický náboj.
Okrem toho sa experimentálne potvrdilo, že počet protónov a neutrónov sa rovná ordinálnemu počtu chemických prvkov v periodickom systéme.
Vo vesmíre možno pozorovať objekty ako neutrónové hviezdy, ktoré sú často konečnou fázou vývoja hviezd. Tieto neutrónové hviezdy sú veľmi husté.
