تامسون در آزمایشی که در سال 1913 انجام داد، گاز نئون را به وسیله الکترونهای پر انرژی کاتدی گلوله باران کرد. اتمهای برانگیخته شده نئون با از دست دادن یک الکترون به یونهای تبدیل شدند. با سرعت دادن به این یونهای مثبت در میدان الکتریکی و سپس منحرف کردن مسیر آنها در میدان مغناطیسی، مشاهده شد که مقدار انحراف یونهای یکسان نیست، بلکه سه لکه رنگین نزدیک به یکدیگر بر صفحه فلوئورسان پدید می‌آورند.

قاعده کلی این است که هر چه ذره متحرک سنگین‌تر باشد، دچار انحراف کمتری می‌شود. بنابراین می‌توان نتیجه گرفت که این یونهای گازی از سه نوع اتم نئون پدید آمده‌اند که ساختمان الکترونی یکسان داشته ولی در جرم با یکدیگر متفاوت هستند، بدینسان مفهوم ‹‹ ایزوتوپ›› پیشنهاد شد و یک پایه مهم دیگر از تئوری اتمی دالتون فرو ریخت زیرا ثابت شد که اتمهای یک عنصر ممکن است یکسان نباشند!

رادرفورد برای تفسیر علت تفاوت جرم ایزوتوپهای نئون، وجود ذره بنیادی و خنثای ‹‹ نوترون›› را پیش بینی کرد که 12سال بعد به وسیله چادویک به طریق تجربی به اثبات رسید.