在上世紀30年代物理學界探尋原子和原子核的過程中，物理學家盧瑟福尋找到了最簡單的構想來表述它的結構，設想原子核由剛性的小球組成，像斯諾克檯球，用這樣難以置信的圖型，盧瑟福可以構建宇宙中所有的元素，他可以解釋由同樣基本成為組成的不同原子間如此巨大的差異。
氫是最簡單的元素，只有一個球組成，盧瑟福稱其為質子，在希臘語中是“第一個”的意思。通過往原子核中加入更多的質子，全部其他的元素就被製造出來了，就是如此簡單。
比如，氦是第二輕的原子，由兩個質子組成，而鋰有三個質子。碳是所有生命最基本的元素，有6個質子，我們所呼吸的氧有8個。鈾是自然界中最重的元素，有92個質子！
這是盧瑟福充滿靈感的構想，每個元素通過其原子核質子的數目而定義，這是一個極為優雅而又簡單的構想，解釋了我們周圍所見的宇宙萬物多樣性的構造！
但正如科學家們經常發現的那樣，大自然從來不像它第一眼看上去那樣簡單。果真，一個嚴重的問題隨著盧瑟福的質子出現了，一個威脅到整個原子項目發展的問題，並且它是被一個盧瑟福親手提拔的人第一個確定的，他就是弗朗西斯-阿斯頓！
在劍橋大學勢，阿斯頓發明了一個令人難以置信的裝置，一臺光譜攝製儀，利用它，科學家們第一次可以測量單個原子的重量，之後他們發現盧瑟福的原子核模型有一個根本的問題，主要是數字與計算出的不符，所有已知元素的原子，除了氫之外，都比它們本應該的重的多。
比如，有兩個質子的氦應該是隻有一個質子的氫的兩倍重，但事實上是四倍重。盧瑟福明白那隻能意味著一件事，除了質子，原子核內部還有別的東西，但那是什麼呢？
科學家尋找這個答案花了12年時間。盧瑟福把全部資源都投入到這個項目裡，他用各種手段督促學生和研究人員，一直到一個人的出現，一個出身卑微的北方小夥子，名叫查德威克。
查德威克發現的是在原子核內與質子在一起的另一種粒子，它幾乎和質子一樣重，卻難以捉摸的多，因為它不帶電荷。技術上我們說它對電視中立的，因此取名為中子。
中字的出現立刻解決了原子重量的問題。比如，氦是氫的4倍重，原因就是它有兩個質子和兩個中子，氧有8個質子和8箇中子，使得它比氫重16倍。到了1932年，原子的家族終於完整了，科學家們宣佈，宇宙中的每個原子都由三個基本成分組成：電子，繞原子核運行的微小粒子，還有組成原子核的質子和中子！
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