Il bombardamento del berillio (Be₄⁹) con particelle alfa ( nucleo dell'elio He₂⁴) effettuato dai coniugi Joliot trasforma il berillio, che si fonde con il nucleo di elio, in carbonio (C₆¹²) ed espelle una particella neutra (un neutrone).
Osserva come nella reazione nucleare sia conservato il numero di massa (scritto in apice) e il numero atomico (scritto in pedice):
La particella espulsa dalla fusione è, stata osservata quando decade all'interno di una camera a nebbia in cui si riorganizza come un protone più un elettrone.
Analizzando tale decadimento si ha l'impressione che manchi qualche cosa. Considerando il processo si ha l'impressione che manchi una particella.

Il problema è abbastanza complesso e si cercherà di trattarlo in maniera qualitativa.
Il decadimento che si osserva è quello del neutrone, che apparentemente decade in un protone ed in un elettrone:
n ⇒ p + e^-

In questo caso, lo spettro dell'elettrone uscente dovrebbe essere una riga, poiché
m_ec² (0,5 MeV) << m_pc² (938,3 MeV)
circa m_nc² (939,6 MeV)

Supponendo che il neutrone sia fermo, si può ragionevolmente ritenere che anche il protone creato sia immobile, quindi l'unica particella a muoversi è l'elettrone.
Quindi, per la conservazione dell'energia si ha:
m_nc² = E_p + E_e
con

Trascurando il rinculo del protone si ha:
dove l'unica incognita è l'impulso dell'elettrone e quindi lo spettro risulta una riga (in pratica si sarebbe dovuto osservare un picco).
Sperimentalmente, però, si osserva qualcosa di diverso: uno spettro completo che parte da 0 per salire, raggiungere un massimo e quindi ritornare ad annullarsi in corrispondenza di un valore massimo che è circa 5 volte e mezza la massa dell'elettrone.
Questo risultato portò enorme scompiglio nella comunità scientifica, e il primo a trovare una motivazione fu Bohr, che suggerì la presenza di una violazione nella conservazione dell'energia. In realtà sia Fermi, sia Pauli supponevano che il decadimento non fosse a due corpi, come osservato, ma a tre: ovvero i prodotti della reazione ci fosse una terza particella, piccolissima, di carica neutra e non rilevabile con le strumentazioni usuali: il neutrino.
La reazione, allora, deve essere corretta nel modo seguente:
n → p + e^- + n
mentre la conservazione dell'energia diventa:

dove si trascura la massa del neutrino.
Appare evidente come, in questo caso, le variabili siano due e viene pertanto ovviamente spiegato lo spettro osservato come di un processo a tre e non a due corpi. Tra l'altro, ponendo nullo l'impulso del neutrino, si riesce a calcolare l'impulso massimo dell'elettrone che risulta coerente con il valore sperimentalmente trovato. Il decadimento β è esotermico: avviene, cioè, spontaneamente, senza necessità di energia esterna per attivarsi.
La vita media del neutrone è t_m=887 s,
e, ovviamente, si riferisce al neutrone libero: esso, infatti, all'interno del nucleo atomico, è assolutamente stabile.