원자의 구조에 대한 러더퍼드의 모형은 한 가지 해결하지 못한 숙제를 남겼다. 가장 간단한 원자인 수소는 양성자 1개만을 가지며, 헬륨 원자는 양성자 두 개를 가진다. 따라서 헬륨 원자의 질량과 수소 원자 질량의 비율은 2:1 이여야 한다. 전자는 양성자보다 훨씬 가볍기 때문에 그 질량을 무시할 수 있다. 그러나 실제 그 비율은 4: 1이다.러더퍼드와 다른 과학자들은 원자핵 속에 다른 형태의 아원자 입자가 있어야 한다고 가정하였고, 그에 대한 증명은 1932년 영국의 물리학자 채드윅에 의해 이루어졌다. 한 장의 얆은 베릴륨 판에 알파 입자로 충격을 가했을 때 감마선과 비슷하게 매우 높은 에너지를 가지는 방사선이 금속에서 방출되었다. 후에 실험을 통해 그 방사선이 실제로 세 번째 형태의 아원자 입자로 되어 ..