欧内斯特·卢瑟福有“核子科学之父”尊称的卢瑟福，终生从事原子结构和放射性的研究。卢瑟福幼年时期是个普普通通的孩子，由于家境贫寒，他不得不和哥哥姐姐们一起，经常帮助父亲去农场干活，或到牛棚里帮母亲挤牛奶。
传记作家在描绘卢瑟福时说：“也许除了他那惊人的自制力以外，在其他任何方面，卢瑟福都谈不上还有什么特别出众之处。”
1889年，当卢瑟福18岁时，他那惊人的自制力给他带来了第一次奖赏和报酬。他所在的中学校长鼓励他参加初级大学奖学金的考试，如果考上了，他就可以进入新西兰大学的坎特伯雷学院继续深造。虽然他对考试的结果没有半点把握，但他最后还是同意去试一试。正像许多聪明的孩子一样，他总是过低地估计自己的才能。
奖学金考试结果揭晓了，当他的母亲急急忙忙地赶来告诉他时，卢瑟福正在菜园里挖马铃薯。
卢瑟福提出的原子核式模型“卢瑟福，你考上了！”母亲兴奋地大声嚷道。
“考上了什么？”他一时弄不清母亲指的是什么。当他突然明白母亲的话时，用力甩掉了手中的铁锹，缓慢而平静地说：“这也许就是我要挖的最后一颗马铃薯吧！”
这次奖学金的获得是卢瑟福未来登上科学高峰的起点。卢瑟福后来常说：要不是在乡村里获得奖学金，使我进入纳尔逊学院，我可能会成为一个农民，而我那特殊的才能也将永无用武之地了。
从此，在科学道路上，卢瑟福勇往直前，顽强进取，有人在他实验室大门的右端，雕刻着一条鳄鱼，因为鳄鱼是一种从不向后看的动物，它象征着卢瑟福在事业上执著追求的刚强性格。他取得了成功后，家乡的父老说：“乡下小孩发了迹。”
卢瑟福不是个古怪人物，他体魄健壮，很像农民，他总是谦虚地同实验室里的朋友和同事一起讨论问题，甚至做“讲夸张故事”的比赛。由于和谐相处，坦诚相见，所以卢瑟福实验室的研究工作，很有成绩。
古代哲学家认为，原子是不可分割的最小物质单元，后来人们又得悉原子内有电子存在。但是，原子学说对此始终无法解答，更不能证明是否有单个原子存在。而卢瑟福迈出了决定性的一步。
1911年，卢瑟福完成了闻名的Ⅱ粒子散射实验，证实了原子核的存在，建立了原子的核模型。
人们对原子模型曾作过各种各样的猜测。卢瑟福的老师汤姆生提出：球形的原子内部均匀地分布着阳电荷，带阴电的电子夹杂其中。这个原子模型在科学史上被称为“西瓜模型”，因为它像一个西瓜：整个西瓜分布着阳电荷，而瓜籽带阴电荷，所以对整个“西瓜”——原子而言——显现中性。按照“西瓜模型”，如果用Ⅱ粒子轰击原子，Ⅱ粒子会很容易地穿过这个原子，而不至于发生Ⅱ粒子的散射现象。然而，卢瑟福和他的学生们做了多次的实验，表明汤姆生的结论不符合事实。
当卢瑟福以高能量的Q粒子流来轰击金属箔时，发现了一种奇妙的现象：大多数Ⅱ粒子穿过金属箔后依然沿直线前进，但有少数Q粒子偏离了原来的运动方向，还有个别的Q粒子被弹射回来，即和原来的入射方向恰好相反。这种偏离现象称为Q粒子的散射。那些少数的不依原来的入射方向前进的Q粒子的行为，好比一个弹球打在一块硬石上，弹球被反射回来或被弹到别处一样。
同学们玩玻璃球时，会有这样的体验：玻璃球打到玻璃球，其中之一必定会弹射到别的方向去，而玻璃球打到小砂粒上，决不会弹射回来，因为玻璃球比砂粒大的多。同样，由于Q粒子的质量要比电子的大约大7000～8000倍，因此，电子是不可能将Q粒子弹回的。
卢瑟福作了在各种金属薄膜下的Q粒子流的散射实验，计数了在不同方向上散射的粒子数。通过实验、观察和计算，一副崭新的原子图就出现在他的面前：原子具有很小的、坚硬的、很重的并且带正电的中心核。卢瑟福把这个核称之为“原子核”。
卢瑟福假定，环绕着核的大量电子是在电磁引力作用下旋转的。看起来，它多少类似于环绕着太阳运转，并以万有引力维系着运动轨道的行星系。因此，后来有人把卢瑟福的原子模型称为“小太阳系”。
原子具有核的结构这一物理学思想，对于当时的物理学家和化学家都是一个巨大的震动。核模型的建立对原子物理学的发展起了重大作用。虽然今天对原子结构已有更精确的认识，但人们还经常用这种模型作为原子结构的直观的粗线图，也就是我们在各种杂志报纸、宣传画上常常可以看到的作为科学技术象征的原子图像。因此，科学家们称卢瑟福是“近代原子物理学的真正奠基者”。
自从发现放射性物质以后，人们总是在考虑以人工的方法使自然界中一些元素的原子核转变为另一元素的原子核。第一个实现这种思想的又正是卢瑟福。他在1919年用实验表明了这一点。
卢瑟福用Ⅱ粒子轰击氮原子核，会从它里面打出一粒碎屑，这粒碎屑在涂着硫化锌的荧光屏上发出闪光。后来，科学家们又成功地把这种“星球相撞事件”拍摄成了立体照片。
研究了碎屑之后，知道氮原子核并吞了Ⅱ粒子，变成了氢原子核（质子）和原子量不是16而是17的氧原子核，普通氧原子的原子量是16。
于是，人们把一种元素转变成另外一种元素的研究初次成功了。
炼金家徒劳了多少世纪，妄想找到把铅和铜变成黄金的“哲人石”。要达到这个目的，那些炼金家不仅仅是知识不够，而且手里也没有这种能够打破原子的工具和能量。
在炼金家炉子的烈焰里，原子核始终没有变化。即使现代的那种温度高达几千度的电炉也未必能够破坏它。
可是现代炼金家——核科学家终于学会了转变元素。
卢瑟福以Ⅱ粒子轰击氮核后，元素氮转变为氧的同位素氧-17，并放出一个质子。卢瑟福和查德威克还测量了质子的射程，他们发现从硼到钾的所有轻元素中，除碳和氧以外，都可以用Q粒子轰击，使它们产生嬗变并放出质子。此外，卢瑟福还曾预言中子和正电子的存在。从卢瑟福关于原子核的种种研究和发现，实际为原子能的利用起了先导作用。
卢瑟福否定了“原子是不可再分的”，“电是一种连续的、均匀的液体”，“原子永恒不变”的学说。他正确地指出：“看来很清楚，在如此微小的距离内，带电粒子间的普通的力学定律显然已经破产了。”既认定旧定律不适用于新领域，就需要努力探索新领域的新规律。
卢瑟福坚信自己的信念“是建筑在坚固的事实的岩石之上的”。
卢瑟福在1920年的一次演讲中，有一个极为出色的预言，认为在原子的某个地方，可能存在着一个尚未被察觉到的中性粒子，而一经发现这种中性粒子，很可能比Q粒子的用途要大得多，“它能自由地穿过物体，但却不能把它控制在一个密封的容器中。”
卢瑟福所预言的这种粒子就是后来所说的中子，它是十二年后，查德威克在卡文迪许实验室里发现的。这是在原子能利用的历史上具有重大意义的事件。
又过了6年多，哈恩用中子使铀核发生了裂变。紧接着，玻尔、费米、约里奥、西拉德等分别实现了由中子引起的铀裂变的链式反应，从而为原子能的释放及利用找到了实施的途径。
卢瑟福在原子科学中的贡献，总结起来有下列几个方面：
提出假设，原子内部存在着一个质量大、体积小、带正电荷的部分——原子核。
原子内部的结构像行星系一样，有一个处于原子中心的原子核，若干个绕核运转的电子。核带正电，电子带负电，核正电量与电子总负电量相等，所以原子显中性。
核和电子较原子小得多，如果把原子的直径放大到北京人民大会堂一般大，那么核或者电子也不过黄豆一样大，由此可以想象到原子内部是何等的空旷啊！
核的质量较电子的大得多。核的质量可以是一个氧单位的一倍到二三百倍，而电子的质量约是一个氧单位的1／1840，所以可以认为，原子的质量主要集中在它的核上。（一个氧单位是氧原子质量的1／16）查德威克
詹姆斯·查德威克1932年，从英国著名的剑桥大学卡文迪许实验室里，传出一条惊人的消息：“中子发现了。”它是英国著名物理学家查德威克用α粒子轰击元素铍的实验中发现的。查德威克是现代原子科学奠基人卢瑟福的学生。
詹姆斯·查德威克，1891年10月20日出生于英国的曼彻斯特。上中学时，他各门功课成绩平均发展。他给人的印象是沉默寡言，但他的学习方法却有独到之处。无论是平时做作业还是参加考试，凡是他不懂的题目就不做，决不为应付作业或取得高分而马虎从事；他会做的题目，则做得一丝不苟，力求百分之百地正确。他的座右铭是：“不成功则已，要成功，成绩就应该是颠扑不破的。”正是由于这种不图虚名、实事求是的精神，使他一生的科学研究屡获成功。1908年，查得威克考入曼彻斯特大学，学习物理学。由于他的物理成绩突出，1911年，他在曼彻斯特大学毕业时，荣获物理优等生的称号。
大学毕业后，他被留校任教。第二年，他考取了卢瑟福的研究生。在这位原子核物理学大师的指导下，研究放射线的几个课题。不久他用α射线穿过金属箔时发生偏离的实验，有力地证实了原子核的存在。两年后，获取了理科硕士学位。同时因学习成绩优异获奖学金去德国夏洛滕堡大学，跟随计数管的发明者盖革学习放射性粒子探测技术。
正当他以全部的热情投身于科学研究的时候，一件不幸的事情发生了：第一次世界大战爆发后，英国和德国成了敌对的交战国。当时在柏林全身心投入科研工作的查德威克，迟迟未撤离德国。虽然他根本没有参加过战争，却被德国政府当作“战俘”扣留在柏林郊区的一个集中营里。这对于一个酷爱科学的人来说，不得不放弃心爱的科学研究，是十分令人痛苦的事，但是，他并没有绝望，借助于德国同行普朗克、能斯特和梅特涅的帮助，查德威克和其他几位战俘科学家居然在集中营里造起了一间小小的研究室。一开始，他们只有6个人，用了一间能拴两匹马的破马棚，做起放射性实验来。他还写信告诉他在英国的老师卢瑟福说：“我在这里正专心致志地研究β射线。”
1919年，残酷的战争结束了。德国是战败国，无条件地释放了所有的战俘，查德威克获得了自由，回到了英国。这时他的老师卢瑟福已调至剑桥大学担任卡文迪许实验室主任。他也随之来到剑桥大学，重新在卢瑟福的指导下从事放射性研究。
1920年，他通过对仅粒子散射所进行的测量，最先测定了原子核所带的绝对电量，即核电荷数。
早在1919年，卢瑟福用氮第一次探测到核蜕变效应。此后查德威克在老师的这项工作的基础上，继续向前探索，发现了γ射线引起的核蜕变。由于他在研究上的出色成绩，1923年他被提升为剑桥大学卡文迪许实验室副主任。他与老师卢瑟福密切合作，使这个实验室吸收了不少很有名望的学者，共同从事粒子的研究，取得了一系列重要的科研成果。此时，他本人也深深为利物浦的艾琳·斯图尔特·布朗小姐所爱慕。1925年，34岁的查德威克和她喜结良缘。
结婚后，查德威克和布朗小姐过着美满的家庭生活，他有两个女儿。业余时间他爱好园艺，兴致浓的时候还带着妻子女儿一起去河边垂钓。可是后来他常常连续几个月不回家，是什么使他这么着迷呢？
原来，早在1896年，法国科学家亨利·贝克勒尔发现放射性现象，当时物理学家把它解释为原子核的自发衰变，这说明原子核是由许多更小的微观粒子构成的。后来发现了电子和质子，并且知道质子是原子核的一个组成部分。然而，除了氢以外，所有元素的原子量和质子数都不相等，这说明原子核中除质子外还应该有一种不带电的粒子存在。这一想法最先是丹麦著名物理学家玻尔提出来的，接着他把这一想法告诉了卢瑟福。卢瑟福心想：原子中有带负电的电子，有带正电的质子，为什么不可以有一种不带电的“中子”呢？于是卢瑟福就组织他的学生在卡文迪许实验室开始进行一项规模巨大的实验计划，希望能把这种不带电的“中子”从轻元素的原子核中“踢”出来，从而直接证明它们的存在。但经过多年的艰苦努力，用各种不同的轻元素分别做实验都没有取得成功。但是卢瑟福关于中子的想法却牢牢印在了查德威克的脑海中。
1930年，德国物理学家玻西在一次国际会议上报告说，他在用α粒子轰击铍靶时观察到一种前所未见的很强的辐射，它能穿透几厘米厚的铅板。据当时所知，被轰击物质产生的所有射线中，只有γ射线能够穿透厚铅板，于是他没有再做深入研究，就将它当作γ射线做了报道。
一年后，法国物理学家约里奥·居里夫妇重做了玻西的实验，得到了相同的结果。他们拿来一种物体放在射线经过的路径上进行实验。当由碳和氢两种轻原子构成的石蜡碰到这种射线时，他们发现石蜡的质子被打了出来。当时谁也没有发现过γ射线有如此性能。于是约里奥·居里夫妇就报道说他们发现了γ射线的新作用，至于这种射线究竟是不是γ射线，他们却没有去深入思考。
对于这种现象的出现，倒使查德威克想起了卢瑟福的预言。于是，他带着寻找中子的强烈愿望，一头扎进了实验室里，竟一连几个月也没有离开实验室一步，成百次的实验，使他忘记了心爱的女儿和无时不在牵挂他的妻子。他发现这种穿透力极强的射线，运动速度与γ射线大不相同，γ射线几乎以光速前进，而这种射线的行进速度仅有光速的十分之一。
查德威克进一步向前探索，用这种射线打击别的物体，发现其中的个别粒子能以极大的力量打进该物体的原子核内，从而撞出该核内的质子来。这更是Y射线做不到的，因为γ射线没有质量，当然也就没有动量，因而根本不能将质子从原子里撞出。查德威克由此推断，这种射线不是γ射线，而是由比电子大得多甚至与质子一样大的粒子组成的。
1932年，查德威克继续实验，打算测出这种射线粒子的质量。有一天他又钻进实验室里，重复他的实验。当他得到这种新射线粒子后，又用这种粒子轰击硼，从新产生的原子核所增加的质量，计算加到硼中去的这种粒子的质量，结果算出新粒子的质量与质子大致相等。这时，他终于看到，玻西和居里夫妇说的Y射线，正是老师卢瑟福预言的不带电的粒子——中子。
“中子！这是我们多年寻找的中子！”查德威克兴奋地喊道，全实验室的人们都闻讯围了上来，与他共同分享这成功的喜悦。
查德威克成名了，他的中子论已经被后来的无数科学实验所证实。为了奖励他在中子的发现和研究中的杰出贡献，诺贝尔基金会决定将1935年度的诺贝尔物理学奖颁发给他。随之接踵而至的是各种光荣的称号，就连英国皇家的婚丧喜庆也下请柬邀他，他对此一点也不感兴趣。他非常感慨地说：
“学者有时需要适可而止的鼓励。但实际上，那些鼓励根本无助于学者的智慧。所以我要奉劝世人，不要把学者捧上了天，更不应该把他们当成工具。”
当他发现自己眼看要从一个学者变成人间的点缀品和装饰物时，他在皇家学会举行的大会上痛心疾首地呼喊：“剥夺科学家的时间，等于公然摧残人类的知识和文明。”
中子的发现，不仅为人类认识原子核的结构打开了大门，而且还在理论上带来了一系列深刻的变革。中子发现后不久，德国物理学家海森堡提出了原子核是由质子和中子组成的模型，这种模型解释了当元素以递增质量排列时，为什么原子量的增大要比原子序数的增大快得多，而且说明了特定元素的同位素都包含相同个数的质子，但包含不同个数的中子。
第二次世界大战期间，查德威克先是在英国致力于铀的分离工作。后来，他作为英国代表团团长，率领一批科技专家前往美国的原子弹研制中心洛斯阿拉莫斯，参加首批原子弹的研制工作，即“曼哈顿计划”。当第一颗原子弹试制成功后，查德威克精疲力尽回到英国。
第二次世界大战结束后，他主要从事核物理和粒子物理的研究工作，开发原子能的利用。
查德威克不仅在科学研究上取得了杰出的成就，而且在教学上也卓有建树。他担任大学教授、院长近30年，他以爱护青年学生，教学严肃认真，讲课生动有趣而著称。在他的教育指导下，很多学生后来都成了知名的专家或学者。
1974年7月24日，查德威克在剑桥大学辞别了人世，终年83岁。他作为当代最杰出的原子核物理学家之一、著名的教育家，他对原子科学所做的贡献永远地载入现代科学史册。