在20世纪初，原子结构的研究正处于一个关键阶段。科学家们已经知道原子由原子核和围绕其运动的电子组成，而原子核则由带正电的质子构成。然而，这一理论在解释某些现象时遇到了困难，尤其是在质量与电荷之间的不匹配问题上。

1932年，英国物理学家詹姆斯·查德威克（James Chadwick）在实验中首次确认了中子的存在。在此之前，许多科学家对原子核内部的结构提出了不同的假设。例如，卢瑟福曾提出原子核可能由质子和某种中性粒子组成，但这些假设缺乏直接证据。

查德威克的实验基于对放射性物质的深入研究。他观察到，当α粒子（即氦原子核）轰击轻元素如铍时，会释放出一种具有高穿透力的射线。这种射线无法被电场或磁场偏转，表明它不带电。这与当时已知的粒子（如质子和电子）不同，因此科学家们推测这可能是一种新的基本粒子。

为了验证这一猜想，查德威克设计了一系列实验，利用氢气和氮气作为探测介质。他发现，这种未知射线能够将氢原子核从原子中“击出”，同时也能影响氮原子核。通过测量这些反应中的能量和动量变化，他得出结论：这种射线是由一种质量接近质子、但不带电的粒子组成的。

这一发现为原子核模型提供了关键支持，并解释了许多之前无法解释的实验结果。中子的发现不仅填补了原子结构理论中的空白，也为后来的核物理研究奠定了基础。它帮助科学家理解了同位素的形成、核反应的过程以及核能的利用方式。

查德威克的工作得到了广泛认可，他在1935年因这一成就获得了诺贝尔物理学奖。中子的发现标志着人类对微观世界的认知迈出了重要一步，也开启了核科学的新纪元。