中子發現的前夜
任何新事物的誕生都是有背景、有原因的，中子的發現也是一樣，它是曆史發展的必然產物，也是應運而生的新事物。我們已經知道了盧瑟福在大量的實驗事實的基礎上提出了原子有核結構的模型：原子有核，核外有電子；核電荷數與核外電子的電荷數相等；電子就像太陽係的行星那樣沿著各自的軌道繞核旋轉。所以，盧瑟福的原子有核模型也稱為“行星模型”。
對於這個“行星模型”，大家都非常關心的一個問題是：原子核電荷有多少？它和核外電子數有什麼關係？
1911年，英國的物理學家C.G.巴克拉在實驗時注意到各種不同原子所發射的X射線，在穿透物質時，其穿透力不相同的物理現象。後來，巴克拉把它叫做元素的“特征X射線”。1913年，英國的物理學家H.莫塞萊對X射線與各種原子的作用作了深入的研究，並取得了出色的成果。莫塞萊準確地測出了各種原子的特征X射線，同時他還發現：原子量越大的原子，它的特征X射線的波長就越短，這種情況形成了一個很明顯的規律，以至可以按照各種元素的特征X射線的波長大小，給出元素的排列順序。莫塞萊還建議：按照特征X射線的波長由大到小的順序來確定原子序數。他還斷定，原子序數就是該元素的核電荷數。根據莫塞萊的這種排列順序，在當時的元素周期表中至少還有七個空位，它們的原子序數分別是43（锝）、61（鉕）、72（鉿）、75（錸）、85（砹）、87（鈁）、91（鏷）。果然，到1946年止，這些元素都被陸續地發現了。
1916年，德國化學家科塞爾正式把原子序數引入元素周期表，並以它代替門捷列夫的原子量。這種排列，顯示出元素的物理性質和化學性質隨原子序數的增加而周期地變化，也就是元素的物理性質和化學性質隨著核電荷數的增大呈現周期性的變化。這一發現，引起了人們的極大興趣，它還導致了許多自然科學家對原子核結構的探討和猜想。
對原子核結構最早提出設想的是居裏夫人，即瑪麗·居裏。她在一次會議上曾提出過：原子核應由帶正電的粒子和電子所構成的。居裏夫人的設想在當時得到許多物理學家的支持，因為它能解釋放射性物質既能放出α粒子，又能放出β射線的事實。可是，當時更多的物理學家對原子核的電荷發生濃厚的興趣，他們想：原子核中的電荷是什麼東西？原子核到底是由什麼組成的？
要想揭示原子核究竟是由什麼組成的，就必須將原子核打破，看看會產生什麼。1917年，盧瑟福第一次成功地實現了核裂變，當時他還在曼徹斯特大學。有一天召開戰爭研究委員會會議，盧瑟福遲遲不到，等他到了會場後，他解釋說：“我是在進行表明原子能夠人為裂變的實驗。如果實驗能成功，這可遠比一場戰爭要重要得多！”
還是在很早的時候，盧瑟福就注意到，塗覆有α發射體鐳的衰變物的金屬源，總是產生一些能使硫化鋅熒光屏閃光的粒子，這些粒子所穿行的距離超過α粒子在空氣中的穿行距離。盧瑟福在磁場中研究了這一現象，發現造成閃爍的這些粒子是氫的原子核，也就是我們今天所說的質子。可是，這些質子是偶然出現於金屬源上的氫原子受α粒子碰撞而產生的反衝核，還是從比氫更重的元素中打出來的呢？一定要搞個清楚！
盧瑟福將一個鐳放射源放入一個抽成真空的金屬盒內，盒上的小孔用一塊非常薄的銀板覆蓋。銀板會讓α粒子逸出並打到硫化鋅板上，也能防止空氣進入盒中。盧瑟福在銀板和硫化鋅屏之間放置了各種金屬箔，或讓各種氣體進入金屬盒，在這些不同的情況下，觀察閃爍次數的變化。結果，他發現，在大多數的情況下，閃爍率與金屬箔或氣體的阻止能力成比例地減小。然而當把幹燥的空氣注入金屬盒，閃爍率卻猛增！盧瑟福用組成空氣的氧、氮等重複這一實驗，最後得出結論，閃爍效應是由於鐳放射源發射的α粒子與空氣中的氮原子核發生相互碰撞所造成的。
盧瑟福的發現是氮原子核的裂變過程，在這一過程中，一個α粒子撞入氮原子核，並打出一個質子。就這樣，α粒子打碎了氮的原子核，實現了原子核的人工裂變。但遺憾的是，發現由氮核打出的質子，以及長期觀察到的原子核作為β射線發射電子的現象，隻是有利於證實原子核由質子和電子構成的一般觀點。實現原子核的人工裂變，這是個令人鼓舞的發現，在這種喜慶的氛圍下，當時的物理學界接受了原子核結構的“質子—電子”模型。