Nuklearna fizika
Ova grana fizike bavi se strukturom atomskog jezgra i zračenjem iz nestabilnih jezgara. Oko 10 000 puta manje od atoma, sastavne čestice jezgre, protoni i neutroni privlače jedna drugu tako snažno od strane nuklearnih sila da su nuklearne energije približno 1.000.000 puta veće od tipičnih atomskih energija. Kvantna teorija potrebna je za razumijevanje nuklearne strukture.
Poput uzbuđenih atoma, nestabilna radioaktivna jezgra (prirodno ili umjetno proizvedena) mogu emitirati elektromagnetsko zračenje. Energetski nuklearni fotoni nazivaju se gama zrakama. Radioaktivne jezgre također emitiraju ostale čestice: negativne i pozitivne elektrone (beta zrake), koje prate neutrini i helijske jezgre (alfa zrake).
Glavni istraživački alat nuklearne fizike uključuje upotrebu čestica čestica (npr. Protona ili elektrona) usmjerenih kao projektili protiv nuklearnih ciljeva. Otkrivaju se čestice i svi rezultirajući nuklearni fragmenti, te se usmjeravaju i energije analiziraju kako bi se otkrili detalji nuklearne strukture i saznali više o jakoj sili. Za emitiranje beta zraka odgovorna je mnogo slabija nuklearna sila, takozvana slaba interakcija. U eksperimentima nuklearnog sudara koriste se zrake čestica više energije, uključujući one nestabilnih čestica koje se nazivaju mezoni proizvedeni primarnim nuklearnim sudarima u akceleratorima koji se nazivaju tvornicama mesona. Izmjena mezona između protona i neutrona izravno je odgovorna za snažnu silu. (Za mehanizam koji stoji ispod mezona, pogledajte dolje Temeljne sile i polja.)
U radioaktivnosti i u sudarima koji dovode do raspada nuklearne tvari, kemijski identitet nuklearnog meta mijenja se kad god dođe do promjene nuklearnog naboja. U nuklearnim reakcijama fisije i fuzije u kojima su nestabilne jezgre podijeljene na manje jezgre ili se udružile u veće, oslobađanje energije daleko je veće od bilo koje kemijske reakcije.
