质子是自旋为1/2，质量为l.6726485×10?24g（938.2796MeV），带正电（数值与电子电荷绝对值相同，为1.6021892×10?19C），磁矩为1.410617×10?23erg/Gs的稳定粒子（寿命＞1032年）。中子是1932年由J．查德威克发现的中性粒子，其自旋为1/2，质量为1.674954×10?24g（939.5731MeV），磁矩为－9.66243661×10?24erg/Gs。它是不稳定的。它可以通过弱相互作用衰变为质子、电子、反电子和中微子，平均寿命约为898±16s。在中子发现后，д.д.伊万年科和W.K.海森伯提出了原子核由质子和中子构成的理论。这理论已由随后的实验所证实。
质子－质子和中子－质子的散射实验表明，它们之间的强相互作用力（核力）与它们是否带电（即是质子还是中子）无关，这就是核力的电荷无关性。为了解释核力的电荷无关性，B.卡森和 E. U.康登于1936年引入了同位旋的概念，把质子和中子看成同一种粒子——核子的两种不同状态。核子的同位旋是1/2，它可以有两种不同的状态：同位旋第三分量为1/2的状态是质子，同位旋第三分量为－1/2的状态是中子。这样，核力的电荷无关性被归结为强相互作用中同位旋空间的转动不变性。
高能电子、μ子和中微子在质子及中子上的散射表明，质子和中子的电荷和磁矩有着一定的空间分布，因而不是点粒子，而是有着内部结构的。目前实验的结果表明，质子和中子是由三个更深一层次的粒子——夸克通过由胶子传递的作用力所构成的。研究核子的内部结构，是粒子物理学当前的一个中心课题。