質子是自旋為1/2,質量為l.6726485×10?24g(938.2796MeV),帶正電(數值與電子電荷絶對值相同,為1.6021892×10?19C),磁矩為1.410617×10?23erg/Gs的穩定粒子(壽命>1032年)。中子是1932年由J.查德威剋發現的中性粒子,其自旋為1/2,質量為1.674954×10?24g(939.5731MeV),磁矩為-9.66243661×10?24erg/Gs。它是不穩定的。它可以通過弱相互作用衰變為質子、電子、反電子和中微子,平均壽命約為898±16s。在中子發現後,д.д.伊萬年科和W.K.海森伯提出了原子核由質子和中子構成的理論。這理論已由隨後的實驗所證實。
質子-質子和中子-質子的散射實驗表明,它們之間的強相互作用力(核力)與它們是否帶電(即是質子還是中子)無關,這就是核力的電荷無關性。為瞭解釋核力的電荷無關性,B.卡森和 E. U.康登於1936年引入了同位旋的概念,把質子和中子看成同一種粒子——核子的兩種不同狀態。核子的同位旋是1/2,它可以有兩種不同的狀態:同位旋第三分量為1/2的狀態是質子,同位旋第三分量為-1/2的狀態是中子。這樣,核力的電荷無關性被歸結為強相互作用中同位旋空間的轉動不變性。
高能電子、μ子和中微子在質子及中子上的散射表明,質子和中子的電荷和磁矩有着一定的空間分佈,因而不是點粒子,而是有着內部結構的。目前實驗的結果表明,質子和中子是由三個更深一層次的粒子——誇剋通過由膠子傳遞的作用力所構成的。研究核子的內部結構,是粒子物理學當前的一個中心課題。