Neutronul este particula din nucleul atomic cu masa (mn=1,675·10−27kg), neutră din punct de vedere electric (qn=0 C). Numărul neutronilor,N, ai unui atom poate fi diferit pentru nucleele atomice ale aceluiași element. Așa se formează izotopii. A fost teoretizat de Ernest Rutherford.
În 1932, Chadwick a făcut o descoperire fundamentală în domeniul fizicii nucleare: a descoperit particula din nucleul atomului cunoscută astăzi sub numele de neutron, datorită lipsei sarcinii electrice. Spre deosebire de nucleii de heliu (particulele alfa) care sunt încărcate pozitiv, și deci sunt respinse de forțele electrice mari prezente în nucleii atomilor grei, această nouă particulă ce poate genera dezintegrare atomică nu trebuie să depășească nicio barieră electrică și este capabilă să penetreze și să fisioneze nucleii celor mai grele elemente.
O ținta de beriliu a fost bombardată cu particule alfa emise de poloniu radioactiv, s-a constatat că beriliul, la rândul său, emite particule invizibile necunoscute. Aceste particule invizibile au lovit apoi atomii de hidrogen sau de azot în repaus. Ca rezultat al acestor ciocniri protonii sau nucleele de azot au fost puși în mișcare, iar Chadwick le-a măsurat vitezele.