Nukleární fyzika
Tato větev fyziky se zabývá strukturou atomového jádra a zářením z nestabilních jader. Přibližně 10 000 krát menší než atom, částice jádra, protony a neutrony, se navzájem přitahují tak silně, že jaderné energie jsou jaderné energie přibližně 1 000 000krát větší než typické atomové energie. Kvantová teorie je potřebná pro pochopení jaderné struktury.
Nestabilní radioaktivní jádra (buď přirozeně se vyskytující nebo uměle vytvořená) mohou, stejně jako excitované atomy, emitovat elektromagnetické záření. Energetické jaderné fotony se nazývají gama paprsky. Radioaktivní jádra také emitují další částice: negativní a pozitivní elektrony (beta paprsky), doprovázené neutriny a jádra hélia (alfa paprsky).
Hlavní výzkumný nástroj jaderné fyziky zahrnuje použití paprsků částic (např. Protonů nebo elektronů) namířených jako projektily proti jaderným cílům. Jsou detekovány převíjející se částice a jakékoli výsledné jaderné fragmenty a jejich směry a energie jsou analyzovány, aby odhalily podrobnosti o jaderné struktuře a dozvěděly se více o silné síle. Za emise beta paprsků je zodpovědná mnohem slabší jaderná síla, tzv. Slabá interakce. Experimenty s jadernou kolizí používají paprsky částic s vyšší energií, včetně paprsků nestabilních částic nazývaných mezony produkované primárními nukleárními srážkami v urychlovačích označovaných za továrny na mesony. Výměna mezonů mezi protony a neutrony je přímo zodpovědná za silnou sílu. (Mechanismus, který je základem mesonů, viz níže Základní síly a pole.)
V radioaktivitě a srážkách vedoucích k jadernému rozpadu se chemická identita jaderného cíle změní, kdykoli dojde ke změně jaderného náboje. Při štěpných a fúzních jaderných reakcích, ve kterých jsou nestabilní jádra rozdělena na menší jádra nebo sloučena do větších, uvolňování energie daleko převyšuje uvolňování jakékoli chemické reakce.
