До 1932 року чіткого розуміння структури ядра не було. Були різні варіанти (ядро складалось із протонів та електронів; тільки з протонів та ін.), але розрахунки показали, що в дійсності ядро було набагато важче.
У 1932 році англійський вчений Д. Чедвік відкрив нейтрон. При бомбардуванні берилію α-частинками був одержаний ізотоп вуглецю. Було виявлено якесь сильне випромінювання, нейтральне, з великою проникною здатністю. Це були окремі частинки, які згодом назвали нейтронами:
.
Після відкриття нейтрону радянський фізик Іванов і незалежно від нього Гейзенберг запропонували протонно-нейтронну модель ядра. Ядро складалося з протонів і нейтронів. Але при цьому не було згадано про те, яким чином розташовуються в ядрі протони і нейтрони.
Протон (р) – позитивно заряджена частинка. Заряд (q), маса (m), радіус (r), час життя (t), магнітний момент (р), спін (s), наведені нижче:
( ),
,
,
,
,
.
У кожному ядрі мало б міститися стільки протонів, скільки електронів в атомі, і це забезпечувало електронейтральність атома.
Для опису магнітних характеристик нуклонів і ядер користуються ядерним магнетоном (у 1836 разів меншим від магнетону Бора):
.
Нейтрон (n) – нейтральна частинка. Характеристики наведені нижче:
,
,
,
,
,
.
Хоча нейтрон позбавлений заряду, все ж він має магнітний момент, що дорівнює – 1,91 ядерних магнетонів. Знак мінус тут вказує, що за напрямом магнітний момент протилежний спіну нейтрона.
У вільному стані нейтрон нестійкий і самовільно розпадається (період піврозпаду Т = 12 хв): випромінюючи β-частинку і антинейтрино, він перетворюється у протон.