Hofstadter obtint son diplôme de doctorat de l'Université de Princeton en 1938 et rejoignit la faculté de l'Université de Stanford en 1950. En utilisant le grand accélérateur linéaire du centre de Stanford et une machine à dispersion de sa propre conception, Hofstadter détermina avec une grande précision la taille et la forme du proton et celles du neutron. On trouva que les deux particules étaient constituées d'un noyau positivement chargé, dense, ressemblant à un point et entouré par deux couches entremêlées de nuages de mésons. Hofstadter partagea, en 1961 le prix Nobel de physique avec Rudolf Ludwig Mössbauer.

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