Rutherford hatte 1911 den Atomkern entdeckt und 1919 das Proton beobachtet. Es schien jedoch, dass etwas drin sein musste der Kern zusätzlich zu Protonen. Zum Beispiel war bekannt, dass Helium eine Ordnungszahl von 2, aber eine Massenzahl von 4 hat. Einige Wissenschaftler dachten, dass sich zusätzliche Protonen im Kern befinden, zusammen mit einer gleichen Anzahl von Elektronen, um die zusätzliche Ladung aufzuheben. 1920 schlug Rutherford vor, dass sich ein Elektron und ein Proton tatsächlich zu einem neuen neutralen Teilchen verbinden könnten, aber es gab keine wirklichen Beweise dafür, und das vorgeschlagene neutrale Teilchen wäre schwer nachzuweisen.

Chadwick arbeitete weiter an anderen Projekten, dachte aber weiter über das Problem nach. Um 1930 hatten mehrere Forscher, darunter der deutsche Physiker Walter Bothe und sein Schüler Becker, begonnen, Beryllium mit Alpha-Partikeln aus einer Poloniumquelle zu bombardieren und die vom Beryllium emittierte Strahlung zu untersuchen. Einige Wissenschaftler glaubten, dass diese stark durchdringende Strahlung, die vom Beryllium emittiert wird, aus hochenergetischen Photonen besteht. Chadwick hatte einige merkwürdige Merkmale dieser Strahlung bemerkt und begann zu glauben, dass sie stattdessen aus neutralen Partikeln bestehen könnte, wie sie Rutherford vorgeschlagen hatte.

Insbesondere ein Experiment erregte seine Aufmerksamkeit: Frédéric und Irène Joliot-Curie untersuchte die damals nicht identifizierte Strahlung von Beryllium, als es auf ein Paraffinwachs-Target traf. Sie fanden heraus, dass diese Strahlung lose Protonen von Wasserstoffatomen in diesem Ziel abschlug und diese Protonen mit sehr hoher Geschwindigkeit zurückfielen.

Joliot-Curie glaubte, dass die Strahlung, die auf das Paraffintarget trifft, hochenergetische Gammaphotonen sein muss, aber Chadwick glaubte, dass diese Erklärung nicht passte. Photonen, die keine Masse haben, würden lose Partikel, die so schwer wie Protonen sind, nicht vom Ziel stoßen, überlegte er. 1932 versuchte er selbst ähnliche Experimente und war überzeugt, dass die vom Beryllium ausgestoßene Strahlung tatsächlich ein neutrales Teilchen um die Masse eines Protons war. Er versuchte neben dem Paraffinwachs auch andere Ziele, einschließlich Helium, Stickstoff und Lithium, was ihm half, festzustellen, dass die Masse des neuen Teilchens nur geringfügig größer war als die Masse des Protons.

Chadwick Außerdem wurde festgestellt, dass die Neutronen, da sie keine Ladung hatten, viel weiter in ein Ziel eindrangen als Protonen.

Im Februar 1932 veröffentlichte Chadwick nach nur etwa zweiwöchigem Experimentieren einen Artikel mit dem Titel „The Possible Existence of ein Neutron “, in dem er vorschlug, dass die Beweise das Neutron anstelle der Gammastrahlenphotonen als korrekte Interpretation der mysteriösen Strahlung bevorzugten. Einige Monate später, im Mai 1932, reichte Chadwick das genauere Papier mit dem Titel„ The Existence of ein Neutron. “

Bis 1934 wurde festgestellt, dass das neu entdeckte Neutron tatsächlich ein neues Grundteilchen war, kein Proton und kein Elektron, die zusammengebunden waren, wie Rutherford ursprünglich vorgeschlagen hatte.

Die Entdeckung des Neutrons schnell cha Chadwick erhielt 1935 den Nobelpreis für diese Entdeckung. Wissenschaftler erkannten bald, dass das neu entdeckte Neutron als ungeladenes, aber ziemlich massereiches Teilchen zur Untersuchung anderer Kerne verwendet werden kann. Es dauerte nicht lange, bis Wissenschaftler herausfanden, dass das Schlagen von Uran mit Neutronen zur Spaltung des Urankerns und zur Freisetzung unglaublicher Energiemengen führte, was Atomwaffen ermöglichte. Chadwick, dessen Entdeckung des Neutrons den Weg für die Atombombe geebnet hatte, arbeitete während des Zweiten Weltkriegs am Manhattan-Projekt. Er starb 1974.