在20世纪初期，科学家已经知道原子有一个带正电荷的原子核。原子核中含有称为“质子”的带正电荷粒子。 1932年又发现了原子核中还有一种粒子——中子。这种粒子不带电荷，质量与质子非常接近。绝大多数的原子核都由质子与中子构成，只有氢原子核没有中子。质子的数目决定了环绕原子核的电子数目，也就是决定了原子的化学性质。
中子
原子核中不带电的粒子称为中子。中子不具有电荷。在一个元素的原子核中，其中子数可以稍有变化而不影响元素的特性。同一种元素可以有数种不同的形式存在。在各种形式的原子核中，它们的中子数各不相同。同一元素的这些不同形式及其所含的原子称为同位素。
质子
原子核内带正电荷的粒子称为质子。原子核内所带的质子数就是原子序数，它决定该原子属于何种元素。如果原子序数改变，则这种原子将变成另一种新元素。质子具有正电荷，介于质子和电子之间的吸引力将整个原子维系在一起。