在1932年英国物理学家查德威克（ Chadwick）发现了原子的第三种基本单元。他观测到当用高速a粒子轰击铍（或其它元素）时，会放出一种不带电荷的粒子。查德威克把这些中性粒子叫中子：经计算它们的质量为1．0087原子量单位，并且发现在一定条件下一个中子可以崩解变成一个质子和一个电子。这可能是放射性元素发射的B射线中电子的来源。
    在上一节里我们讨论了在原子中有三种基本粒子一电子、质子和中子（普通氢原子是唯一的例外，它只有一个质子和一个电子而没有中子）。

    从放射性元素放出的a粒子以高速运动，平均速度10，000英里／秒。它们的运动径迹可在威尔逊逊（C。T。R。 Wilson）设计的云雾中照相。

    当a粒子通过云雾室中的空气时，它们打掉组成空气的气体分子上的电子从而产生了离子。这种空气是被水蒸气过饱和了的，电离的气态分子成为凝聚核心而使水的液滴凝聚。这样一来就出现了小水滴的径迹（雾迹），标记出x粒子穿过云雾室的径迹。雾迹的照片表明a粒子的径迹往往是直的，指出x粒子一般直接穿过空气分子而不发生偏转，不过有少数a粒子的径迹在接近行程的未端时，突然改变了方向，这表明有一些x粒子被偏转了（图3－7）。
    当卢瑟福用从放射性供源射出的一東x粒子照射到很薄的金箔上时，他发现大多数粒子穿过固体金箔而不发生偏转，仅有少数粒子从它们的行程上发生偏转。从一系列这类实验的结果卢瑟福作出如下结论：（1）一个原子占有的体积必定大部分是空间，这可由穿过金箔的大多数a粒子不偏移而能加以证明，（2）在每个原子内都必定有一个较重的带正电荷的物体（原子核）。这是因为使一个较重的带正电荷的a粒子径迹突然发生偏转（从少数α粒子看到的）只能是由于它们撞到或靠近了另一个正电荷高度集中的粒子（核）而造成的。卢瑟福测定了核的直径约为原子直径的1006（原子直径的数量级为10－8厘米）。卢瑟福假定在原子中有个极小的带正电荷的原子核，在其中集中了原子的大部分质量并被一定数目的电子所包围而使原子整体是电中性的。这就是卢瑟福在1911年提出的核型原子理论，今天我们仍然采用这个模型。

    根据相同的一系列实验，卢瑟福发现原子核中的正电荷数（也就是核内的质子数）对于许多较轻的元素来说，大约是该元素原子量的一半。一种给定元素的原子核正电荷数等于该元素的原子序数。不过早在卢瑟福的实验之前很久在周期表中表示一种元素位置的号码（见本书的扉页）已被称为该元素的原序数。