Maddelerinmoleküllerden oluşur ve bunlar atomlardan yapılır, fizikçiler için yeni bir soru ortaya çıktı. Atomların yapısını oluşturmak gerekliydi - neyden yapılmışlar? E. Rutherford ve öğrencileri bu zor görevi çözmeye çalıştılar. Proton ve nötronun onlar tarafından keşfi geçen yüzyılın başında gerçekleşti
E.Rutherford, atomun etrafında büyük bir hızla dönen bir çekirdek ve elektronlardan oluştuğu varsayımına sahipti. Ancak bir atomun çekirdeğinden oluşan şey tam olarak açık değildi. E. Rutherford, herhangi bir kimyasal elementin atom çekirdeğinin bileşiminin bir hidrojen atomunun çekirdeği olması gerektiği hipotezini önerdi.
Bu hipotez daha sonra bir diziprotonun keşfedildiği deneyler. E. Rutherford'un deneysel deneylerinin özü, azot atomlarının alfa radyasyonu ile bombardımana tabi tutulmasıydı, bu sayede bazı parçacıklar azot atom çekirdeğinden atıldı.
Bu işlem bir ışığa kaydedildifilm. Bununla birlikte, parlaklık çok zayıftı ve filmin hassasiyeti de düşüktü, bu yüzden E. Rutherford, denemeye başlamadan önce öğrencilerin karanlık bir odada birkaç saat geçirdiklerini, böylece gözlerinin ince ışık sinyalleri görebileceğini söyledi.
Karakteristik ışık üzerinde yapılan bu deneydeelenen parçacıkların hidrojen ve oksijen atomlarının çekirdekleri olduğu belirlenmiştir. E. Rutherford'un onu protonun keşfedildiği gerçeğine götüren hipotezi, parlak onayını buldu.
Bu parçacık E.Rutherford buna proton demeyi önermiştir (Yunanca'da “protos” ilk anlamına gelir). Bu durumda, bunu anlamalıyız, böylece hidrojen atom çekirdeği, içinde sadece bir proton bulunan bir yapıya sahip olacak. Böylece proton keşfedildi.
Pozitif elektrik yükü var.Bu durumda, nicel olarak elektronun yüküne eşittir, sadece işaretin tersi vardır. Yani, proton ve elektronun olduğu gibi dengelendiği ortaya çıkıyor. Bu nedenle, atomlardan oluştuğu için tüm nesneler başlangıçta şarj edilmez ve bir elektrik alanı üzerlerine etki etmeye başladığında bir elektrik yükü alırlar. Çeşitli kimyasal elementlerin atom çekirdeklerinin yapısı, hidrojenin atom çekirdeğinden daha fazla proton içerebilir.
Proton keşfedildikten sonra,bilim adamları, kimyasal elementin bir atomunun çekirdeğinin sadece protonlardan ibaret olmadığını anlamaya başladılar, çünkü berilyum atomunun çekirdeği ile fiziksel deneyler yürütürken, çekirdeğin proton kütlesinin dört birim olduğunu keşfettiler. Beş birim kütlenin, elektrik yükü olmayan bazı bilinmeyen partiküllere ait olduğunu varsaymak mantıklıydı, aksi takdirde elektron-proton dengesi bozulacaktır.
James Chadwick, öğrenci E.Rutherford, deneyler yaptı ve alfa radyasyonu ile bombardımana tutulduklarında berilyum atom çekirdeğinden çıkan temel parçacıkları tespit edebildi. Elektrik yükü olmadığı ortaya çıktı. Bu parçacıkların elektromanyetik alana tepki vermemesi nedeniyle şarj eksikliği tespit edildi. Sonra atom çekirdeğinin yapısının eksik bir elementinin keşfedildiği anlaşıldı.
D. Chadwick tarafından keşfedilen bu parçacığa nötron adı verildi. Protonla aynı kütleye sahip olduğu ortaya çıktı, ancak daha önce de belirtildiği gibi herhangi bir elektrik yükü yok.
Ek olarak, proton ve nötron sayısının periyodik sistemdeki kimyasal elementin seri sayısına eşit olduğu deneysel olarak doğrulanmıştır.
Evrende, genellikle yıldızların evriminde son aşama olan nötron yıldızları gibi nesneler gözlemlenebilir. Bu tür nötron yıldızları çok yoğundur.
