1. Deflessione delle particelle alfa: Quando le particelle alfa venivano lanciate contro una sottile lamina d’oro, alcune venivano deviate ad angoli ampi, indicando che erano entrate in collisione con qualcosa di massiccio all’interno dell’atomo. Queste collisioni erano coerenti con l'idea che l'atomo contenesse particelle caricate positivamente (protoni) che respingevano le particelle alfa caricate positivamente.
2. Neutralità degli atomi: Nonostante la presenza di protoni carichi positivamente, gli atomi nel loro complesso sono neutri. Questa osservazione suggeriva che all'interno dell'atomo fossero presenti anche particelle caricate negativamente per bilanciare la carica positiva.
Per spiegare queste osservazioni, Chadwick propose che il nucleo contenesse un terzo tipo di particella oltre ai protoni:il neutrone. I neutroni sono particelle neutre con approssimativamente la stessa massa dei protoni e aiutano a bilanciare la carica positiva dei protoni per dare agli atomi la loro carica neutra complessiva.
La teoria del neutrone di Chadwick fu confermata da esperimenti successivi e portò ad una migliore comprensione della struttura dell'atomo e del nucleo.
