1961年諾貝爾物理學獎授予美國加利福尼亞州斯坦福大學的霍夫斯塔特，以表彰他在電子受原子核散射的先驅性研究及由此獲得的核子結構的發現；另一半授予德國慕尼黑技術學院和美國加利福尼亞州帕薩迪那加州理工學院的穆斯堡爾，以表彰他對γ輻射的共振吸收的研究和發現與此聯係的以他的名字命名的效應。
霍夫斯塔特是斯坦福大學3千米長直線加速器中心（SLAC）的主要負責人。他和他的合作者利用這台設備發現質子和中子（通稱核子）是內部相當複雜的物體，而不是過去假設的那種類點性的或“基本”的粒子。他們測量了這兩個粒子的電荷和磁矩的大小和分布。或者說，他測出了這兩個核子的四個電磁形狀因子。每個核子各有電的和磁的形狀因子，所以共有四個形狀因子。形狀因子是核物理學中的一個技術術語，用以描述粒子與其他粒子以及場是如何相互作用的。因此，形狀因子要比普通的大小和形狀更具普遍意義。
霍夫斯塔特不但發現核子的形狀因子確實存在，而且了解到這些因子是如何起作用的，他的成果導致了理論物理學家，特別是南部陽一郎（Y.Nambu）提出新型重介子的存在。後來（1961年），這些重介子陸續發現，它們是ρ介子、ω介子、ψ介子等等。這些介子在核子間的力和相互作用上起著重要作用。
霍夫斯塔特還測定了許多原子核的大小和形狀，並從這些研究出發，發現了原子核基本結構的框架。霍夫斯塔特知道了核物質是怎樣才得以把自己安排在最穩定的狀態。他發現原子核會在自身周圍組成表麵層，原子核的平均半徑服從一個定律，即半徑R隨核的質量數A的立方根變化：R=1.07×10-13A1/3cm。
在做這些研究的過程中，他測定了氘、氚、氦3、α粒子、碳、氧和鈣等原子核的大小和形狀。
當霍夫斯塔特離開普林斯頓大學到斯坦福大學就任新職位時，他知道那裏有一座龐大的加速器正在修建。他對能用這台新設備做些什麼想得很多。對他來說，這使他有可能“看到”原子核的內部，從而有可能確定質子和中子在核內是怎樣聯係的。
這件工作可以和早年在原子分子領域所作的工作類比。湯姆孫及其他人曾用50keV的X射線和電子束顯示衍射花樣，從而明確地顯示出了原子中的電子結構。霍夫斯塔特認識到類似的結果也可以從原子核得到，隻要把尺度減小一萬倍。要達到這個目的，需要有100～500MeV的電子束，而不是50keV。能量為100～500MeV的電子束，其波長比大多數原子核小得多，因此就可以充當“炮彈”打到原子核內，以探測原子核和核子。
霍夫斯塔特的方法是把一束強大的能量單一的電子以高速轟擊靶子，靶子內含有待研究的原子核，轟擊後發生散射，再檢測和統計散射到不同角度的電子數。需要知道的是碰撞是彈性的相互作用還是非彈性的相互作用，也就是說，電子彈回時有沒有使被轟擊的核激發甚至被擊破，或者有沒有發生某種相互作用使原子核激發或蛻變。這是靠一台龐大的磁譜儀完成的。用切連科夫計數器可以精確地探測電子，而無本底幹擾。1953～1956年就是用這台儀器研究過許多原子核的角度圖像。
很快就測定了原子核外表麵有一層逐漸變化的“皮膚”。這層“皮膚”的厚度對所有各種原子核基本相同（約為2.4×10-13cm）。還觀測到核的內部具有均勻的密度。
1954年霍夫斯塔特認識到，他的方法有足夠的威力可以研究質子和中子，他和研究生邁克阿利斯特立即轉向尋求有關質子結構的證據。他們驚奇地發現，在當時所采用的能量（大約為188MeV）的條件下可以很容易地探測到質子的結構。他們確切地證明了質子不是點狀的。霍夫斯塔特和邁克阿利斯特還測定了α粒子的精確大小。霍夫斯塔特進一步又探測了中子。他和另一位研究生伊利安研究了氘核，他們觀測到明確的事實，即中子和質子在體積上是一樣的。在很多方麵中子的結構與質子相似，甚至中子的磁性形狀因子和質子的也一樣。
從這點開始，霍夫斯塔特的斯坦福小組作出了長期努力，對中子和質子的四個形狀因子取得了更精確的測量結果。他們經過反複測試，判定這些數據都是可重複的。他們反複驗證所作的發現。1950年康奈爾大學也有一個小組用類似的方法研究質子，但用的是環形加速器，而不是直線加速器，他們完全證實了斯坦福的結果。從此對原子核和核子的研究登上了一個新的台階。
霍夫斯塔特及其合作者還證明了原子核的共振能級也可用電子散射的方法進行研究。這就進一步開發了一種新的手段：通過核能級的非彈性激發來研究原子核。