在上世纪30年代物理学界探寻原子和原子核的过程中，物理学家卢瑟福寻找到了最简单的构想来表述它的结构，设想原子核由刚性的小球组成，像斯诺克台球，用这样难以置信的图型，卢瑟福可以构建宇宙中所有的元素，他可以解释由同样基本成为组成的不同原子间如此巨大的差异。

氢是最简单的元素，只有一个球组成，卢瑟福称其为质子，在希腊语中是“第一个”的意思。通过往原子核中加入更多的质子，全部其他的元素就被制造出来了，就是如此简单。

比如，氦是第二轻的原子，由两个质子组成，而锂有三个质子。碳是所有生命最基本的元素，有6个质子，我们所呼吸的氧有8个。铀是自然界中最重的元素，有92个质子！

这是卢瑟福充满灵感的构想，每个元素通过其原子核质子的数目而定义，这是一个极为优雅而又简单的构想，解释了我们周围所见的宇宙万物多样性的构造！

但正如科学家们经常发现的那样，大自然从来不像它第一眼看上去那样简单。果真，一个严重的问题随着卢瑟福的质子出现了，一个威胁到整个原子项目发展的问题，并且它是被一个卢瑟福亲手提拔的人第一个确定的，他就是弗朗西斯-阿斯顿！

在剑桥大学势，阿斯顿发明了一个令人难以置信的装置，一台光谱摄制仪，利用它，科学家们第一次可以测量单个原子的重量，之后他们发现卢瑟福的原子核模型有一个根本的问题，主要是数字与计算出的不符，所有已知元素的原子，除了氢之外，都比它们本应该的重的多。

比如，有两个质子的氦应该是只有一个质子的氢的两倍重，但事实上是四倍重。卢瑟福明白那只能意味着一件事，除了质子，原子核内部还有别的东西，但那是什么呢？

科学家寻找这个答案花了12年时间。卢瑟福把全部资源都投入到这个项目里，他用各种手段督促学生和研究人员，一直到一个人的出现，一个出身卑微的北方小伙子，名叫查德威克。

查德威克发现的是在原子核内与质子在一起的另一种粒子，它几乎和质子一样重，却难以捉摸的多，因为它不带电荷。技术上我们说它对电视中立的，因此取名为中子。

中字的出现立刻解决了原子重量的问题。比如，氦是氢的4倍重，原因就是它有两个质子和两个中子，氧有8个质子和8个中子，使得它比氢重16倍。到了1932年，原子的家族终于完整了，科学家们宣布，宇宙中的每个原子都由三个基本成分组成：电子，绕原子核运行的微小粒子，还有组成原子核的质子和中子！