Ядро атомне - центральна щільна позитивно заряджена частина атома, навколо якої рухаються електрони. Атомне ядро ​​визначає структуру електронних оболонок і всі властивості атома. Існування атомного ядра було доведено в 1913 р. Е. Резерфордом. Основними характеристиками атомного ядра є: атомний номер Z - відносний заряд ядра; масове число А - відносна маса ядра, округлена до цілого числа; маса ядра МЯ, спін - механічний момент кількості руху і магнітний момент. Атомне ядро ​​складається тільки з протонів і нейтронів (див.), які називаються нуклонами. Бета-частинки, що випускаються атомним ядром при β-розпаді, утворюються при взаємних перетвореннях всередині ядра одного з протонів в нейтрон або навпаки (див. Радіоактивність).

Атомний номер дорівнює числу протонів в атомному ядрі або порядковому номеру елемента в періодичній системі елементів Д. І. Менделєєва і числу електронів в неіонізованном атомі. Масове число А дорівнює числу нуклонів в атомному ядрі. Число нейтронів в атомному ядрі одно А - Z. Так, атомне ядро ​​He42 складається з двох протонів (p) і двох нейтронів (n). Атомні ядра є стійкими, якщо є певна для даного атомного ядра співвідношення між числом p і n. При надлишку p або n ядра зазнають β ±-розпади. Важкі ядра з Z> 82 є нестійкими, так як в них занадто багато протонів, які відштовхуються одна від одної кулоновскими силами. Ці атомні ядра зазнають ланцюжка α-і β-розпадів; найважчі атомні ядра зазнають, крім того, процеси ділення. Енергія зв'язку всіх частинок в атомному ядрі відповідно до закону про взаємозв'язку маси і енергії дорівнює ECB = (Σmn + Σmp-МЯ) c2 де mn і mp - маси бенкет. Величина (Σmn + Σmp-МЯ) називається дефектом маси. Для стійких атомних ядер дефект маси> 0, для нестійких <0. Енергія, яку необхідно затратити, щоб відірвати від атомного ядра одну частинку, називається енергією зв'язку на частку (або енергією зв'язку n або p в атомному ядрі). Ця енергія для середніх ядер дорівнює 7-8 МеВ, для ядер з А <4 вона значно менше, для важких атомних ядер. Осв зменшується зі збільшенням А. Стійкість атомного ядра характеризується дефектом маси або енергією зв'язку. Поширеність окремих видів ядер пропорційна їх стійкість. У природі переважають легкі ядра з Z <30, загальна кількість ядер з Z> 30 не перевищує 10-5 частини всіх ядер. Обсяг атомного ядра пропорційний числу нуклонів А, тобто щільність ядерної матерії практично однакова і дорівнює близько 14 г/см3. Радіус атомного ядра Rя = 1,2 · 10-13А1 / 3. Ці властивості атомного ядра обумовлені тим, що між нуклонами діють дуже великі за величиною ядерні сили, природа яких якісно відмінна від природи відомих у науці гравітаційних і електромагнітних сил. Основні властивості ядерних сил наступні: взаємодія двох нуклонів не залежить від їх зарядів; ядерні сили діють на короткій відстані - близько 10-13 см; ядерні сили мають властивість насичення, тобто кожен нуклон у ядрі взаємодіє тільки з декількома сусідніми нуклонами; сили нецентральні частково носять тензорний характер (залежать від орієнтації спінів нуклонів). Атомне ядро ​​являє собою квантовомеханічних систему, яка, подібно атому, може знаходитися тільки в стані з певною енергією. У нормальному збудженому стані атомного ядра всі рівні заповнені, із збільшенням енергії збудження відстані між рівнями зближуються і при сильному збудженні перекриваються. Величини енергетичних рівнів атомного ядра визначаються шляхом вивчення ядерних реакцій (див.). До теперішнього часу немає єдиної теорії і моделі атомного ядра, яка описувала б всю сукупність спостережуваних ядерних процесів, окремі моделі атомного ядра описують тільки обмежене коло явищ. До цих пір повністю не з'ясована природа ядерних сил і закони взаємодії нуклонів в ядрі. Модель рідкої краплі, запропонована в 1937 р. Н. Бором і розвинена Я. І. Френкелем, описує ряд процесів, що спостерігаються при сильному збудженні; оболочечная модель ядра (М. Мейер) пояснює найбільшу кількість експериментальних фактів. У 1933-1934 рр.. було виявлено, що при певному числі протонів і нейтронів утворюються найбільш стійкі конфігурації. Існування особливо стійких ядер з числом нейтронів або протонів 2, 8, 14, 20, 28, 50, 82, 126 («магічні числа») показало, що нейтрони і протони в ядрах групуються у відносно стійкі конфігурації, які відповідають заповненим оболонкам, що володіє максимальною енергією зв'язку. Багато розбіжності розрахункових величин з експериментальними можна пояснити наявністю деформації ядер, які являють собою еліпсоїди обертання, або стислі, або розтягнуті по осі. Конфігурація ядер визначається їх електричними моментами (просторовим розподілом зарядів у ядрі). Узагальнена модель ядра (синтез оболонкової і краплинної моделі) задовільно описує більшість ядерних процесів, що відбуваються або з непорушення ядрами, або при малих енергіях збудження.