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随后做了一系列的实验，最后得出结论：电离的增加，是含氢物质放出质子的结果。就是说，这是铍辐射和氢原子核之间的“弹性碰撞”，犹如台球或玻璃弹子的碰撞。
这意味着什么呢？
如果下一步走对了，居里家族就得到了发现中子的优先权。
可惜的是，他们走错了路，认错了人，把一个来访的新客，当成了旧相识。
他们没有读过卢瑟福的贝克尔讲演，因为在他们的经验中，这种讲演往往是以前报道过的工作的重复叙述。卢瑟福以往的工作论述，他们都知道了，因此，没有必要再花时间去阅读它。因此，他们还没有想到存在一种中性粒子的可能性。
他们仍然保持他们原来的信念，认为从铍产生的有穿透力的辐射只能是γ辐射，而不可能是别的什么。
1932年1月18日，约里奥—居里夫妇把他们的发现，即石蜡被铍辐射轰击时放出的高速质子，报告给了法国科学院。他们随即发表了论文，题目是：《含氢物质被强γ射线照射时放出高速质子》。
第一部分：核物理界又一颗巨星冉冉升起认出了中子
查德威克看了居里家族的报告后说：这是不可能的。他改变了方向，立即把一种新的粒子抓住了。他完成核物理学划时代的发现——认出了中子
这可能吗？使铍产生这一效应的如果是γ射线，那就犹如一个玻璃弹子，无论它能量多大，也不可能使一颗射来的摧毁性炮弹发生偏转。
γ射线可以偏转电子。这已被美国实验物理学家阿瑟·霍利·康普顿所证实，并以发现者的名字标为“康普顿效应”。
但质子的质量比电子大1836倍，因此，γ射线便难以推动质子。而如果质子真的被推动了，那推动它的一定是别的什么。
2月初，约里奥—居里夫妇的论文到了卡文迪许。
查德威克吃惊了：这是不可能的！
他立即把消息告诉了卢瑟福。长期以来，卡文迪许形成了一个习惯，每天上午11点前后，大家要聚到卢瑟福那里，告诉他一切有意思的新闻，并讨论实验室在进行中的工作。当时还不到那一时刻，查德威克就跑去见卢瑟福，把约里奥—居里的观测告诉给了他。查德威克看到，卢瑟福变得越来越惊异，最后，他大声喊道：“不相信！”
查德威克动手重复了约里奥的实验。他相信，一定有某种全新并且是奇特的东西将要问世。
查德威克重复约里奥—居里的实验后自己又另辟新径，做自己的实验。他拿开了石蜡片，观察其他元素直接被辐射轰击会发生什么情况。他在电离室窗口前放上了固体元素，锂、铍、硼、炭等等。尔后，他又把氢、氦、氮、氧和氩等气体元素打入电离室以代替其中的空气。结果，在所有情况下，波形跳动都增加了。强有力的铍辐射从查德威克所测试的所有元素中都打出了质子，而且从每种元素打出的数目大体相同。
这样，他否定了约里奥的结论，说：“如果我们假设辐射不是γ辐射而是其质量与质子很接近的一种新粒子，那么，所有与碰撞相关的困难，如它们的频率以及传给不同质量的能量等等，就全部消失了。”
他进一步指出：“为了解释这种辐射的强大穿透力，我们还必须假设这种粒子不带正电也不带负电……我们可以假定它就是卢瑟福在1920年贝克尔讲演中所谈到过的‘中子’。”
当约里奥—居里夫妇读到查德威克最后这句话的时候，他们深深地也是合理地感到了苦恼。
中子终于被发现了。从卢瑟福1920年在贝克尔讲演中提到它并且号召人们努力地寻找它，已经过去了12个年头。查德威克原做的实验走错了路，没有成功。约里奥·居里走对了路，但认错了人。最后，查德威克照约里奥·居里的路走下去，获得了成功。
卢瑟福实现了两个预言：第一，中子被找到了。第二，查德威克从未来的诺贝尔奖获得者成了真正的诺贝尔奖的得主——1935年，他得到了诺贝尔物理奖。
查德威克发现了一种新的基本粒子，物质的第三个基本成分。正是这个中性物质增加了元素的重量而不增加电荷。人们彻底弄明白了，两个质子和两个中子组成一个氢核，7个质子和7个中子组成一个氮核，47个质子和60 个中子组成一个银核，56个质子和81个中子组成一个钡核，92 个质子和146（或147）个中子组成一个铀核，如此等等。
由于中子同一个质子的质量相当，但不带电荷，它便几乎不受核周围的电子壳的影响，核本身的电子屏障也挡不住它。就是说，它是具有惊人穿透力的新的核探测物。
中子被发现后，已经在美国的汉斯·贝蒂说：“中子发现前是核物理的史前时期，中子发现后才开始了核物理学的历史。”
汉斯·贝蒂的认识是深刻的。原子只有破裂时才能释放出其内部的无限能量。而中子是对原子核进行轰击使它破裂的惟一有效武器。进一步：真正让原子的能量释放出来，只有实现原子的“链式反应”才成。而引起这种反应的，又是“第二代中子”。可以这样讲：没有对中子的认识和把握，就没有原子弹。
中子的发现等于宣布：核物理学的历史正式开元了！
第一部分：核物理界又一颗巨星冉冉升起一次会议的启动
事情就是这样，人们想做工，就想到打造工具。工具一旦打造完毕，它就被派上用场。起初，中子并不是人们为做某事而有意识“打造出来”的。但它既然成为工具，人们就自然想到了它的用项。
一、一次会议的启动
1居里家族的实验报告受到质疑，引发新的探讨
1933年10月底，在布鲁塞尔举行了第七届索尔维会议。全世界的核物理学家第一次专注于核物理的讨论，因此吸引了各国最高水平的男女三代物理学家与会。老一辈的物理学家中，有玛丽·居里、欧内斯特·卢瑟福等，中年一代有尼尔斯·玻尔、莉泽·迈特纳、奥托·哈恩等，在年轻一辈人中则有维尔纳·海森堡、沃尔夫冈·泡利、恩里科·费米、詹姆斯·查德威克、乔治·伽莫夫、艾琳纳·居里、弗雷德里克·约里奥、欧内斯特·劳伦斯等。欧内斯特·劳伦斯是美国惟一的代表，他的回旋加速器已在运转。
这些物理学家对原子结构问题进行了辩论。
会议之前，约里奥夫妇又有了新的发现：用由钋产生的α粒子轰击某些元素，如铝和硼，有时会放射出一粒中子。他们兴高采烈地把这个结果写成报告在会上公布。
这样，作为核物理最重大的议题——原子的裂变，便从此开始问世了。
但是，约里奥夫妇的报告立即遭受到莉泽·迈特纳的质疑。谁都清楚，莉泽·迈特纳一向是以严谨、精确的实验工作而受到高度尊敬的。她的声音意味着什么，没一个人心中不明白。莉泽·迈特纳说，她在威廉大帝研究所作过类似实验，而她的实验中从没有能够发现一粒中子。
大会自然偏向了迈特纳。不用说，约里奥夫妇感到异常沮丧。
好在理论物理学家们进行了干预。在约里奥夫妇沮丧地走出会场时，尼尔斯·玻尔从后面赶了上来，他把他们拉到一边，并以诚恳的语调对他们道：“我认为你们的实验结果非常重要。”
在他们讲话的当儿，莉泽·迈特纳也赶到了，她在搀扶着玛丽·居里。莉泽·迈特纳放开玛丽·居里，向艾琳纳奔了过来，并拥抱了她。玛丽·居里对女儿说：“回去细细地检查检查好了。” 莉泽·迈特纳也点了点头，做了同样的表示。显然，莉泽·迈特纳和玛丽·居里谈了他们的实验。
2 居里家族决定重做实验
约里奥夫妇回到巴黎后，准备重做实验。
1932年艾琳纳已经接替母亲成为镭研究所的所长。玛丽·居里，这位长期失去丈夫的放射性研究的先驱者，由于多年受到过多的辐射而患了致命的白血病。
看起来，中子而不是质子的出现，很可能取决于轰击靶子的α粒子的能量。想到这里，约里奥—居里夫妇决定把他们的钋放射源离开靶子远一些，迫使α粒子穿过更长距离的空气，从而把速度减慢下来，以证实他们的设想。他们这样做了，并注意观察着结果。
3 新的实验使居里家族发现了人工放射现象
被轰击的靶子是非放射性元素。约里奥发现，实验中出现了一种物质，测其半衰期，确定为3分钟。这是很奇怪的：铝被α粒子轰击最后会产生另一种元素？会是这样吗？
实验是通过盖革计数器测出这一结果的，万一盖革计数器失误了呢？
研究所中正好有一位年轻的德国物理学家，名叫沃尔夫冈·根特纳，他是盖革计数器的专家。约里奥请他来检查盖革计数器。
当天晚上，他们夫妇去参加一个不能不去的社交活动。第二天早晨，约里奥夫妇发现，在他们的办公桌上有一张沃尔夫冈·根特纳写的便条，上面写着：盖革计数器处于完好的工作状态。
这说明，对生成物半衰期的测定没有错。这使他们坚持了正常推理，结果导致了人工放射性的发现。
这个发现无疑是对艾琳纳病中的母亲的一种极大的安慰，是她培养了她的女儿并资助了她的女婿。
当艾琳纳和约里奥把盛在一个小玻璃管中的第一个人工放射性元素举在玛丽·居里眼前时，玛丽·居里接过小玻璃管，把它捏在她那早已被镭烧焦了表皮的手指中，细细地观察着。最后，为了证实孩子们告诉她的情况，她将试管移近一个盖革计数器。她立即听到了计数器发出的嘀嗒声。无疑，这是她一生中最后一次的巨大满足。
约里奥夫妇于1934年1月15日在《报告》上公布了他们的实验，随后给《自然》杂志写了详细的报告。
世界再一次轰动了。两个星期后，他们接到了卢瑟福写给他们的信，信中说：“我祝贺你们二人完成了一项出色的工作，我肯定这项工作将最终被证明具有巨大的重要性。” 卢瑟福还说，他自己也曾作过多次这种实验，但是“都没有成功”。玻尔也来了祝贺的信函。
约里奥夫妇随后证明，可以用人工方法使核在放射性衰变中释放出能量。
1935年， 约里奥夫妇获得了诺贝尔奖。在接受诺贝尔奖时， 约里奥有一个讲话， 其中道：
天文学家有时观察到一颗中等星体会突然增大起来，一颗肉眼看不到的星体会变得异常明亮，以致不用望远镜都可以看到——这是新星的出现。这种星体的突然闪耀，可能是由于像我们飞翔的想象力现在正在领悟到的、具有爆炸特性的那种嬗变所引起的——探索者无疑将试图实现这种过程，同时我们希望，将采取必要的预防措施。
第一部分：核物理界又一颗巨星冉冉升起中子上阵（1）
1齐拉特的提示
到目前为止，诱导人工放射性，约里奥夫妇做了实验，而他们用的工具是α粒子。
卢瑟福曾有预言：中子会很容易地进入核的内部。有了这个提示，世界上有一个生有奇异脑袋的人这时想到了中子，并进一步，按照当时某些科学家，如爱因斯坦等的习惯，正在思考有关利用中子的专利问题。这个人就是居住在德国的匈牙利科学家利奥·齐拉特。
1934年3月，齐拉特申请了一项专利，申请书上有这样的文字：
按照本发明，放射性物质是用中子轰击一些适合的元素而产生的……这种不带电的粒子可以穿透重元素……从而产生放射性物质……
这里所讲的，就是利用中子实现元素的人工放射性。这方面的探讨，不可避免地导致原子裂变实验的成功。所以，人工放射性的实现，是实现原子裂变的前奏和先声。
2费米的作业
意大利的恩里科·费米，和齐拉特一样，很快就认识到，实现元素的人工放射性，中子要比α粒子更为有效。
费米与齐拉特不同的是，他为此采取了实际行动。
1934年1月，费米收到了刊有约里奥—居里夫妇发现人工放射性文章的法文杂志《报告》。费米十分兴奋，并立即想到了使用中子的优势。
三、费米发现“慢中子效应”
于是，费米开始了他的中子轰击实验。
当年他33岁，身材矮，体格壮，肤色深，一头厚厚的黑发，一个狭窄的鼻子，一双蓝灰色的眼睛。他笑口常开，让人一看就感到亲切。他的妻子劳拉·费米，是一个意大利海军军官的女儿，纤小、美丽。结婚之后，费米被妻子鼓励养成了有条不紊的生活习惯：他先一个人在家中工作几小时，9点钟到物理研究所上班，一直工作到12点半才回家吃午饭，下午4点回研究所继续工作到晚上8点，然后回家吃晚餐。几个月之后，他的体重增加了不少。
他和他的年轻的同事们占用研究所二楼南头的一些房间。同他们共用这部分楼层的，还有罗马市卫生局的局长科尔宾诺和卫生局的物理学家G·C·特拉巴齐。特拉巴齐是一个很大方的好好先生，常常借给科尔宾诺的“孩子们”所需要的仪器和物品。作为回报，他们非常喜欢他，并一直喊他为“上帝”。
科尔宾诺和他的一家住在上一层，住宅俯视着后面一个私用的花园，其中心有一个金鱼池。一楼给学生用，地下室设有发电机和一个用铅作内衬的保险柜，其中放有卫生局的一克重的镭，价值670000里拉——约合34000美元。玻璃管道穿过保险柜的一侧的墙壁，将由镭衰变而产生的氡引至由玻璃管组成的小型精炼塔中，以便将这种放射性气体纯化并加以干燥。
这幢楼靠近罗马市中心，坐落在山旁的一个小花园中。花园里种了棕榈树和竹林，整天都非常安静。一条用小石子铺成的小路，在罗马的金色日光下闪耀着白色光芒。它通向潘尼斯普娜路。
第一部分：核物理界又一颗巨星冉冉升起中子上阵（2）
费米开始了作业。他想要把周期表上绝大多数的元素都用中子加以辐照，故而从最轻的元素开始，按照原子顺序一个一个地实验着。他首先辐照水——这样就同时试验了氢和氧——然后试验锂、铍、硼和碳。结果令他失望：它们被辐射后并没有放射性产生。
费米没有灰心，继续下来，结果，对氟的试验获得了成功。随后，铁、硅、磷、氯、钒、铜、砷、银、碲、磺、铬、钡、钠、镁、钛、锌、硒、锑、溴和镧的人工诱导放射性都获得了成功。
最后，他终于进行到了铀。
辐照纯化了的硝酸铀得到了强烈的效果，产生几种不同的半衰期。
6月，他把结果报告给了《自然》杂志。
这样一来，费米成了物理界轰动一时的人物。
1934年夏天，费米在伦敦参加了一个国际性的物理学会议。这期间，留在家里的埃米利奥·赛格雷和其他年轻同事们通知了他，他们得到了半衰期为3分钟的铝的同位素。费米在会上宣布了这一结果。
但是，随后发生了混乱——向他报告的埃米利奥·赛格雷随后发现，辐照过的铝的半衰期并不是像原来报告给费米的那个样子。
糟糕的是费米在会上已经宣布。而新出现的糟糕情况他们是不能向费米隐瞒的。
可以想见，当费米听到这个不幸的消息之后会是何等地恼火。他狠狠地批评了他的这些粗心的、不可原谅的学生们。
随后，这些受责骂的青年们接受了费米安排给他们的繁重的工作。他们必须对他们原先的“粗糙工作”加以改进，重新来做那些实验。
重做实验时，埃米利奥·赛格雷发现了一个奇特的现象：把中子源放置在不同的地方，会产生不同的放射性。特别是，他发现，几张木桌子具有奇妙的性质——中子源放置在这些桌子上进行辐照，其放射性强度比把它放置在同一个房间中大理石桌上进行辐照得到的放射性强度大出了许多。
什么原因？
10月的一天，费米亲自做实验。他走进实验室时，忽然想到应该试验一下在入射的中子前面放一块铅，看看会产生什么效应。但在放这块铅之前，他又改变了主意：“不，我不要放铅——我要放一块石蜡。”
事情就这样发生了，没有预警，没有事先的推理和逻辑思索，他立刻拿了一块奇形怪状的石蜡，把它放在应该放铅的位置上。
放入石蜡，而不是放入铅，产生了出乎意料的结果：放射性强度