Francis Astonas buvo turtingo Viktorijos epochos biznieriaus sūnus, kuriam jo paveldėtas turtas leido nerūpestingai leisti laiką didžiausioje prabangoje. Jam nebereikėjo dirbti, todėl Astonas galėjo keliauti po pasaulį bandydamas visokiausias naujas pramogas. Bet, kai jam sukako trisdešimt metų, toks žavingas gyvenimo būdas jam pradėjo įgristi. 1909 m., kai Waikiki paplūdimyje Havajuose jis išmoko plaukioti banglentėmis ir ėmė galvoti, ko imtis toliau, tokios būties tuštybė tiesiog pribloškė. Sugrįžęs į savo Honolulu viešbutį jis pasiuntė telegramą, kurioje teiravosi ar Kembridžo universitete jam neatsirastų laisva darbo vieta, ir nusipirko bilietą į artimiausią garlaivį, keliaujantį į Angliją.

   Astonas domėjosi, kaip būtų galima pasverti atomus. Tuo jį sudomino elektrono atradėjas J.J. Thomsonas. Kai 1910 m. Astonas tapo jo asistentu, Thomsonas pavedė jam išsiaiškinti, kodėl neono atomų svoris nėra lygus sveikam vandenilio, kuris buvo laikomas visų atomų svarbiausiu struktūriniu bloku, atomų svorių skaičiui.

Francio Astono masės spektrografas gali matuoti atomų masę 0,001 procento tikslumu.

   Astonas išsprendė užduotąjį galvosūkį kantriai pumpuodamas neono dujas per akytą molį, pastebėdamas, kas po kiekvieno tokio filtro praėjimo neono tankis darosi vis mažesnis ir mažesnis. Tai buvo galima paaiškinti tiktai tuo, kad neone buvo lengvesnė fazė, kuri prasiskverbdavo pro molį greičiau ir kiek "nerangesnė" sunkesnioji fazė. Astonas nustatė, kad neono atomai iš tikrųjų buvo dviejų versijų arba "izotopų" mišinys - lengvesnių, neono-20, sveriančio 20 kartų daugiau už vandenilio atomą, ir sunkesnių, neono-22, kuris svėrė 22 kartus daugiau.

   Prasiskverbimo arba perkoliacijos metodas buvo be galo lėtas. Astonas buvo įsitikinęs, kad atomus atskirti ir juos pasverti įmanoma kaip nors paprasčiau. Po pirmojo pasaulinio karo ir ntarnybos karinių lėktuvų gamykloje jis sugebėjo surasti kaip tai padaryti.

   Astonas išrado ir pasigamino masių spektrografą, kuriame magnetinis laukas atlenkdavo atomus proporcingai jų masei. Atomų kelyje pastatyta fotoplokštelė tiksliai registruodavo atsilenkimo dydį. Helio atomai palikdavo išskydusią dėmelę viename plokštelės taške, kalcio atomai kitame taške ir taip toliau.

   Pats pirmasis Astono patikrintas elementas buvo neonas. Kaip jis ir laukė, fotografinėje plokštelėje pasirodė du taškai, vienas atitinkantis neonui-20 ir kitas - neonui-22. masių spektrografas išties veikė. Neilgai trukus Astonui pavyko įrodyti, kad visų atomų svoris yra lygus sveikam vandenilio atomo masės skaičiui, ir taip patvirtino toliaregišką anglų fiziko Williamo Prouto dar 1815 m. iškeltą hipotezę. Prouto hipoteze iki tol daug kas abejojo, nes buvo keistų atomų, tokių kaip, pavyzdžiui, chloras, kurio atominis svoris buvo lygus 35,5. Dabar Astonui pavyko įrodyti, kad visi tokie anomalūs elementai yra izotopų mišiniai. Prouto taisyklė galiojo, bet tik izotopams. Pasirodo, kad gamta yra sukūrusi du atomus sudarančius blokelius, kurių abiejų masė yra tokia pat kaip ir vandenilio atomo masė. Greta protono egzistuoja ir neutronas, kurį James Chadwickas dar atras 1932 m.

   Šioje vietoje Astonas jau būtų galėjęs atsipūsti ant savo laurų. Bet jis jau pasidarė tikru krapštuku ir tobulino savąjį masių spektrografą tol, kol juo atomų mases buvo įmanoma išmatuoti fantastišku 0,001 proc. tikslumu. Būtent tada gamta pradėjo krėsti pokštus.

   1919 m., naudodamas patobulintąjį masių spektrografą, Astonas aptiko keistus nukrypimus nuo Astono taisyklės. Keista buvo tai, kad kiekvieno atomo masė buvo kiek mažesnė už jį sudarančių blokų bendrą masę. Tas nesutapimas buvo ryškiausias helyje, antrame pagal masę po vandenilio elemente. Kiekvieno helio atomo masė buvo beveik 1 proc. mažesnė nei bendra jį sudarančių blokų masė.

   Astonas žinojo, kad helis buvo sudarytas iš keturių tokių blokelių. Tai, kad helis pasirodė 1 proc. lengvesnis nei laukta, buvo tas pat, kaip padėtume ant svarstyklių keturis 1 kg svorio ryžių pakelius ir nustatytume, kad kartu jie sveria tik 3,96 kg. Atrodė taip, lyg susijungus tiems blokeliams į atomus dalis jų masės imtų ir išgaruotų. Kas čia dabar dedasi?

   Atsakymą dar 1905 m. numatė 25-metus patentų tarnybos klerkas vardu Albertas Einsteinas. Atomų šerdis, arba "branduolius" laiko labai stiprios jėgos, turinčios atsverti elektrinį teigiamai įkrautų protonų atostūmį. Kuomet atomai susidaro, jo blokai turi trenktis vienas į kitą milžiniškais greičiais. Didžiulė tokio judėjimo energija turi kažkaip išsisklaidyti aplinkoje. Taip ir įvyksta - energija atiduodama per gama spinduliuotę ir šilumą. Bet Einsteinas nustatė, kad tada, kai kūnas praranda energiją, jis netenka ir savo masės - tai aprašoma garsiojoje lygtyje E=mc2. Taigi surištas atomas bus lengvesnis už savo sudėtinių dalių sumą.

   Astonas niekada netiko playbojaus vaidmeniui. Jis buvo perdėtai kuklus žmogus. Mokslas jam kur kas geriau tiko. Atsisakęs lengvo gyvenimo jis pasišventė vienai problemai ir, kaip tai dažnai būna su eksperimentatoriais - vienai eksperimentinei metodikai. Bet jo pasišventimas davė gražių vaisių. 1922 m. už masių spektrografo išradimą jam buvo įteikta Nobelio chemijos premija.