Как известно, открытие нейтрона Чэдвиком создало основу для выполнения этой программы. В самом деле, модель ядра, состоящего из протонов и нейтронов, не только даёт непосредственное объяснение значений заряда и массы ядра, но и ни в коем случае не противоречит наблюдаемым общим свойствам симметрии при условии, что нейтрон имеет тот же спин, что и протон, и также подчиняется принципу исключения. Кроме того, подобная модель указывает на простое объяснение своеобразной, давно подчёркнутой Харкинсом зависимости стабильности ядер от чётности и нечётности значений атомного номера и массового числа. Интересно вспомнить, что в этой связи предположение о тяжёлой нейтральной частице как составной части ядра обсуждалось за несколько лет до открытия нейтрона, причём ещё до того, как на основе квантовой теории были раскрыты противоречия между свойствами реальных ядер и свойствами любых ядерных моделей, содержащих электроны.
Решающий успех в разработке протон-нейтронной модели ядра был достигнут Гейзенбергом, показавшим, как квантовомеханический формализм путём простого обобщения позволяет ввести новые силы между протоном и нейтроном, которые обладают свойствами насыщения подобно химическим силам и существование которых кажется необходимым для объяснения характерного изменения дефекта масс ядер с массовым числом. В последующие годы неоднократно пытались проверить следствия подобных предположений о ядерных силах, но за исключением богатых перспектив рассмотрения легчайших ядер этот путь очень труден уже потому, что сильная связанность движений отдельной частицы ядра исключает применение всех тех приближённых методов, которые так облегчили исследование связей электронов в атоме. Даже полностью отвлекаясь от вопроса о законе ядерных сил, нельзя также забывать следующего. То обстоятельство, что ядра могут быть разложены адиабатически на нейтроны и протоны, не даёт уверенности, что более точное описание их свойств — подобно описанию обычных атомных систем — может быть проведено с помощью только таких представлений, которые использовались до сих пор для характеристики изолированных частиц.
Противоположность в постановке проблемы при исследовании строения атома и строения ядра в отношении исходных пунктов и использованных приемов проявилась особенно ярко в том, как постепенно было достигнуто понимание быстро накопившегося экспериментального материала о ядерных реакциях. Началом этого направления было основанное на квантовой механике объяснение закона радиоактивного распада, который с момента его установления Резерфордом и Содди был непогрешимым руководством при исследовании большой области радиоактивных явлений. Хотя уже Эйнштейн в своем знаменитом простом выводе закона Планка теплового излучения, полученном на основе квантовых постулатов, подчеркнул аналогию между радиоактивным распадом и атомными процессами излучения, закон распада оставался долгое время загадочным, особенно после того, как Резерфорд обратил внимание на то, что энергия отталкивания между атомным ядром и испущенной -частицей в общем существенно больше, чем кинетическая энергия этой частицы. Вскоре после выяснения принципов квантовой механики, как известно, Гэрни и Кондоном и независимо от них Гамовым было показано, что здесь мы как раз имеем дело с особенно поучительным примером непригодности обычных механических представлений.
Действительно, согласно квантовой механике пространственно ограниченное силовое поле не представляет абсолютного препятствия даже для частиц, кинетическая энергия которых меньше максимума потенциала; и уже простого сравнения закона сил, действующих между -частицами и ядром со сферически симметричным потенциальным барьером, достаточно, чтобы дать непосредственное объяснение известного соотношения Гейгера — Нэттола для среднего времени жизни радиоактивного элемента и кинетической энергии испускаемой частицы.