Tidlige undersøgelser af beta-henfald afslørede et kontinuerligt energispektrum op til et maksimum, i modsætning til alfapartiklernes forudsigelige energi. En anden uregelmæssighed var det faktum, at den nukleare rekyl ikke var i den retning modsat elektronens impuls. Emissionen af en anden partikel var en sandsynlig forklaring på denne adfærd, men søgninger fandt ingen beviser for hverken masse eller ladning. Den interessante historie har Wolfgang Pauli i 1930 foreslået en endnu uobserveret partikel for at forklare den kontinuerlige energifordeling af de udsendte elektroner. Enrico Fermi kaldte derefter denne partikel for en neutrino og udviklede en teori om beta-henfald, hvor neutrinoen bar den manglende energi og impulskraft væk. Da den ikke har nogen ladning og næsten ingen masse, var den vanskelig at opdage, og først i 1956 lykkedes det eksperimentelt at påvise neutrinoen. Af symmetriske årsager kaldes den partikel, der udsendes sammen med elektronen fra atomkerner, en antineutrino. Emissionen af en positron ledsages af en neutrino.