A Rutherford no le salían las cuentas: la masa de los átomos era prácticamente el doble que la que se obtenía al sumar la masa de los protones y de los electrones. ¿A qué se debía entonces esta diferencia? Y, además, ¿cómo podían permanecer los protones, siendo cargas del mismo signo, tan juntos y en un espacio tan reducido? Rutherford supuso entonces que en el núcleo debían existir otras partículas de masa similar a la de los protones, pero neutras (sin carga), a las que llamó neutrones. Estas supuestas partículas evitarían que los núcleos se desintegrasen como consecuencia de la gran repulsión electrostática a la que están sometidos los protones entre sí. En 1932, el físico inglés James Chadwick logró identificar el neutrón, partícula sin carga eléctrica y de masa similar a la del protón.