現在連小學生都知道，原子核由質子和中子組成。當初人們是怎麼發現中子的呢？
1919年，英國科學家盧瑟福首次發現原子核中的質子。當時人們猜測，原子核是由電子和質子組成的，電子和質子碰到一起會發生湮滅，它們的質量會轉化為α和β輻射能量。但盧瑟福不讚成這種觀點。他認為原子核所帶正電數與原子序數相等，而原子量卻比原子序數大，這說明如果原子核僅由質子和電子組成，它的質量是不夠的，因此原子核中可能還存在一種不帶電荷的中性粒子。
1929年，德國科學家波特在用α粒子轟擊鈹原子核時，發現產生了一種未知輻射，貫穿能力極強，能穿透幾厘米厚的鉛板。他誤認為這是γ輻射。兩年後，居裏夫人的女兒和女婿約裏奧·居裏夫婦在用放射性釙源所產生的α射線轟擊鈹時發現，這種“鈹輻射”居然能夠將含氫物質中的質子撞擊出來。但他們沒有深究，錯失了這一良機。
盧瑟福的學生查德威克重複了這一實驗，發現所謂“鈹輻射”其實是一種高速不帶電荷的粒子流。經過測量，發現它具有和質子幾乎完全相同的質量，證明它就是盧瑟福所預言過的中性粒子，取命名為“中子”。
他發現除了鈹在α粒子轟擊下能發射中子外，硼、鋰也能放射中子。由此可知，中子確是組成原子核的又一個重要粒子，它的平均壽命隻有17分鍾，然後就會放出電子變成其他粒子。查德威克因此項發現而榮獲1935年諾貝爾物理學獎。
1932年，德國青年物理學家海森堡根據物理學的一些原理，指出原子核裏不可能有電子；他認為原子核是由質子和中子組成的，電子隻在核外麵運動。這種原子核模型很容易解釋元素周期表和同位素，因而被科學界廣泛接受，成為我們今天所熟知的常識。
意大利科學家費米對中子引起的核反應進行過不少研究，他在1934年成功地進行了以中子轟擊方法產生人工放射性的實驗，發現了慢中子效應，因此獲得1938年諾貝爾物理學獎。1938年，德國科學家哈恩等人發現中子會誘發核裂變，由此人們發現了原子核的結合能，最終導致1942年世界上第一座核反應堆的建成和原子彈的誕生。
中子輻射在其他方麵也得到大量應用。科學家用反應堆或醫用粒子加速器產生的中子束流治療癌症病人，或用中子輻射方法產生人工放射性同位素，對病人進行放射性診斷和治療，治愈了成千上萬的腫瘤患者。此外，還出現了中子活化分析、中子摻雜生產半導體器件、中子輻照育種、中子探傷、中子照相、中子測井等先進技術，廣泛應用於材料、生命科學、資源勘測、環境監測、農業增產等領域。