โปรตอนกับนิวตรอน
อะตอมเป็นส่วนประกอบเล็กๆ ของสารที่มีอยู่ทั้งหมด พวกมันเล็กมากจนเราไม่สามารถสังเกตด้วยตาเปล่าได้ โดยปกติอะตอมจะอยู่ในช่วงอังสตรอม หลังจากการทดลองหลายครั้ง โครงสร้างอะตอมได้อธิบายไว้ในช่วงศตวรรษที่ 19 อะตอมประกอบด้วยนิวเคลียสซึ่งมีโปรตอนและนิวตรอน นอกจากนิวตรอนและโพซิตรอนแล้ว ยังมีอนุภาคย่อยของอะตอมขนาดเล็กอื่นๆ ในนิวเคลียส และมีอิเล็กตรอนโคจรรอบนิวเคลียสเป็นออร์บิทัล พื้นที่ส่วนใหญ่ในอะตอมว่างเปล่า แรงดึงดูดระหว่างนิวเคลียสที่มีประจุบวก (ประจุบวกเนื่องจากโปรตอน) และอิเล็กตรอนที่มีประจุลบจะรักษารูปร่างของอะตอมทั้งโปรตอนและนิวตรอนเป็นนิวคลีออน พวกมันตั้งอยู่รวมกันในนิวเคลียสของอะตอมที่ถูกบังคับด้วยแรงของนิวเคลียส
โปรตอน
โปรตอนเป็นอนุภาคย่อยของอะตอมในนิวเคลียสของอะตอมและมีประจุบวก โปรตอนโดยทั่วไปจะแสดงเป็น p เมื่ออิเล็กตรอนถูกค้นพบ นักวิทยาศาสตร์ไม่รู้เกี่ยวกับอนุภาคที่เรียกว่าโปรตอน โกลด์สตีนค้นพบอนุภาคที่มีประจุบวกซึ่งผลิตจากก๊าซ สิ่งเหล่านี้เรียกว่ารังสีแอโนด ต่างจากอิเล็กตรอน สิ่งเหล่านี้มีอัตราส่วนประจุต่อมวลต่างกันขึ้นอยู่กับก๊าซที่ใช้ หลังจากการทดลองต่างๆ โดยนักวิทยาศาสตร์หลายคน ในที่สุดรัทเทอร์ฟอร์ดก็ค้นพบโปรตอนในปี 1917
จำนวนโปรตอนเป็นสิ่งสำคัญในการระบุเลขอะตอม เพราะสำหรับธาตุ เลขอะตอมจะเท่ากับจำนวนโปรตอนที่มีอยู่ในนิวเคลียส ตัวอย่างเช่นเลขอะตอมของโซเดียมคือ 11; ดังนั้นโซเดียมจึงมีอิเล็กตรอน 11 ตัวในนิวเคลียส โปรตอนมีประจุ +1 และมีมวล 1.6726×10−27 กก.กล่าวกันว่าโปรตอนประกอบด้วยควาร์ก 3 ตัว อัพควาร์ก 2 ตัว และดาวน์ควาร์ก 1 ตัว ถือว่าเป็นอนุภาคที่เสถียรเพราะอายุการใช้งานที่เน่าเปื่อยยาวนานมาก องค์ประกอบที่ง่ายที่สุดคือไฮโดรเจนมีโปรตอนเพียงตัวเดียว เมื่ออะตอมไฮโดรเจนปล่อยอิเล็กตรอนออกมา จะเกิดไอออน H+ ซึ่งมีโปรตอน ดังนั้นในวิชาเคมี คำว่า “โปรตอน” จึงถูกใช้เรียกไอออน H+ H+ มีความสำคัญในปฏิกิริยากรดเบสและนี่คือสายพันธุ์ที่มีปฏิกิริยารุนแรง มีโปรตอนมากกว่าหนึ่งตัวในองค์ประกอบอื่นๆ ทั้งหมด ยกเว้นไฮโดรเจน โดยปกติในอะตอมที่เป็นกลาง จำนวนอิเล็กตรอนที่มีประจุลบและจำนวนโปรตอนที่มีประจุบวกจะใกล้เคียงกัน
นิวตรอน
นิวตรอนเป็นอนุภาคย่อยของอะตอมอีกชนิดหนึ่งที่พบในนิวเคลียสของอะตอม มันถูกแสดงโดยสัญลักษณ์ n. นิวตรอนไม่มีประจุไฟฟ้า มันมีมวลใกล้เคียงกันเล็กน้อยเมื่อเทียบกับโปรตอน แต่มวลของนิวตรอนนั้นใหญ่กว่าของโปรตอนเล็กน้อยดังนั้นจึงควรพิจารณานิวตรอนเมื่อหามวลอะตอม อะตอมประเภทเดียวกันอาจแตกต่างกันไปตามจำนวนนิวตรอนที่มีอยู่ และเรียกว่าไอโซโทป รัทเทอร์ฟอร์ดเสนอความเป็นไปได้ที่จะมีอนุภาคเหมือนนิวตรอนภายในนิวเคลียส หลังจากการทดลองหลายครั้ง Chadwick พิสูจน์สิ่งนี้และพบนิวตรอน นิวตรอนประกอบด้วยควาร์ก 3 ตัว ดาวน์ควาร์ก 2 ตัว และอัพควาร์ก 1 ตัว นิวตรอนอิสระไม่เสถียรและมีครึ่งชีวิตสั้นมาก นิวตรอนมีความสำคัญในปฏิกิริยานิวเคลียร์
โปรตอนกับนิวตรอนต่างกันอย่างไร
• โปรตอนมีประจุบวก แต่นิวตรอนมีความเป็นกลางทางไฟฟ้า
• มวลของนิวตรอนใหญ่กว่าโปรตอนเล็กน้อย
• โปรตอนถือว่าเสถียรเพราะมีครึ่งชีวิตยาวมาก (ปี) แต่นิวตรอนไม่เสถียรและมีครึ่งชีวิตสั้นมาก
• กล่าวกันว่าโปรตอนประกอบด้วยควาร์ก 3 ตัว อัพควาร์ก 2 ตัว และดาวน์ควาร์ก 1 ตัว นิวตรอนประกอบด้วยควาร์ก 3 ตัว ดาวน์ควาร์ก 2 ตัว และอัพควาร์ก 1 ตัว