Chadwick gebruikte de resultaten van zijn experiment om met de theorie te komen dat de kern meer deeltjes bevatte dan alleen protonen. Hij baseerde zijn theorie op twee belangrijke observaties uit zijn experimenten:

1. Afbuiging van alfadeeltjes: Toen alfadeeltjes op een dunne goudfolie werden afgevuurd, werden sommige onder grote hoeken afgebogen, wat erop duidde dat ze in botsing waren gekomen met iets massiefs in het atoom. Deze botsingen kwamen overeen met het idee dat het atoom positief geladen deeltjes (protonen) bevatte die de positief geladen alfadeeltjes afstootten.

2. Neutraliteit van atomen: Ondanks de aanwezigheid van positief geladen protonen zijn atomen als geheel neutraal. Deze waarneming suggereerde dat er ook negatief geladen deeltjes in het atoom aanwezig waren om de positieve lading in evenwicht te brengen.

Om deze waarnemingen te verklaren stelde Chadwick voor dat de kern naast protonen nog een derde type deeltje bevatte:het neutron. Neutronen zijn neutrale deeltjes met ongeveer dezelfde massa als protonen, en ze helpen de positieve lading van protonen in evenwicht te brengen om atomen hun algehele neutrale lading te geven.

Chadwicks theorie van het neutron werd bevestigd door latere experimenten en leidde tot een beter begrip van de structuur van het atoom en de kern.