đã chứng minh rằng các đồng vị như Pb-204 và Pb-206 có tổng điện tích
dương bằng nhau nhưng lại khác nhau về nguyên tử khối. Thế giới lúc đó
mới chỉ biết về proton và electron, nên ý tưởng kỳ cục rằng proton dương
nuốt trọn electron âm giống trò chơi Pac-Man đã khiến các nhà khoa học bối
rối.* Ngoài ra, để hiểu được cách các hạt hạ nguyên tử hoạt động, giới khoa
học phải nghĩ ra công cụ toán học hoàn toàn mới (cơ học lượng tử) và mất
thêm nhiều năm nữa để áp dụng được nó, thậm chí chỉ với nguyên tử hydro
cực kỳ đơn giản và tách biệt.
Trong khi đó, lĩnh vực phóng xạ (nghiên cứu về cách thức hạt nhân phân rã)
có liên quan cũng đang được các nhà khoa học phát triển. Bất kỳ nguyên tử
đã biết nào cũng có thể cho hoặc nhận electron, nhưng những ngôi sao sáng
như Marie Curie và Ernest Rutherford đã nhận ra rằng một số nguyên tố
hiếm cũng thay đổi hạt nhân của chúng bằng cách bắn ra các mảnh nguyên
tử. Đặc biệt hơn, Rutherford đã phân loại và đặt tên các mảnh này bằng chữ
cái Hy Lạp: alpha, beta và gamma. Phân rã gamma là đơn giản và nguy
hiểm nhất vì nó phát ra các tia có năng lượng rất cao – nỗi kinh hoàng trong
những thảm họa hạt nhân ngày nay. Hai loại phóng xạ kia liên quan đến việc
chuyển đổi nguyên tố này thành nguyên tố khác – điều không ngừng giày vò
giới khoa học trong những năm 1920. Nhưng mỗi nguyên tố phóng xạ lại có
cách phân rã đặc trưng, nên bản chất của phân rã alpha và beta tiếp tục làm
khó các nhà khoa học vốn đang ngày càng chán nản với bản chất của đồng
vị. Mô hình Pac-Man đã thất bại, và vài người liều lĩnh cho rằng cách duy
nhất để xử lý các đồng vị đang xuất hiện ngày một nhiều là loại bỏ bảng
tuần hoàn.
Những bộ óc kiệt xuất cùng suy nghĩ và khoảnh khắc “Eureka!” đã đến.
Năm 1932, James Chadwick (một sinh viên khác của Rutherford) đã phát
hiện ra neutron có khối lượng nhưng không mang điện. Cùng với phát kiến
của Moseley về số hiệu nguyên tử, nguyên tử (ít nhất là các nguyên tử đơn
lẻ) đột nhiên trở nên dễ hiểu. Sự tồn tại của neutron giúp Pb-204 và Pb-206
đều là chì, vẫn cùng điện tích dương trong hạt nhân và ở cùng ô trên bảng
