1932年2月，当英国物理学家查德威克读到约里奥·居里夫妇关于“用a粒子轰击铍会产生穿透力很强的不带电粒子”的论文时，敏锐地觉察到用强γ射线的康普顿效应解释这种现象是不对的。于是，他重复了他们的实验，并且先后用这种射线辐照轻重不同的几种元素，结果证实这种射线确实不是γ射线：因为密度越小的物质越容易吸收它，而不像γ射线那样容易被密度大的物质吸收；而且，当这种射线轰击氢原子核时，会被反弹回来，说明它是具有一定质量的中性粒子流。查德威克通过测定反冲核的动量，再利用动量守恒定律，估算出其质量几乎与质子的相同。至此，查德威克把直观认识、逻辑思维和实验研究结合起来，大胆地指出这种铍辐射就是卢瑟福曾预言而他自己寻觅已久的“中子”。1932年2月17日，查德威克宣布发现“中子”。
中子的发现，是原子核物理发展史上的一个里程碑，具有划时代的深远意义。人们搞清了原子核是由质子和中子组成的；重新认识了原子量与原子序数的关系，以及原子核的自旋、稳定性等原子核的特性问题；更重要的是打开了人类进入原子能时代的大门。因此，查德威克获得了1935年的诺贝尔物理学奖。
虽然中子早在1931年约里奥·居里夫妇研究天然放射性时就被观测到，但由于他们对理论研究的轻视态度，没有相信卢瑟福在1920年演讲中提到的中子的设想，最终只是把这种现象当成是一种强γ射线造成的康普顿效应，而错失了首先发现中子的机会。科学道路上绝不能轻易放弃任何“反常”现象，也许那正是一道通向成功的大门。