Састав и структура атомског језгра (укратко)
Много пре него што су се појавили поуздани подаци о унутрашњој структури свега што постоји, грчки мислиоци су замишљали материју у облику најмањих ватрених честица које су биле у сталном покрету. Вероватно је та визија светског поретка ствари изведена из чисто логичких закључака. Упркос одређеној наивности и апсолутној неоснованости ове изјаве, испоставило се да је то истина. Иако су научници могли да потврде храбру претпоставку тек двадесет три века касније.
Атомска структура
Крајем 19. века испитивана су својства цијеви за испуштање кроз коју је пролазила струја. Запажања су показала да се у овом случају емитују два тока честица:
- Катодне зраке које се формирају у близини електрода спојених на негативни крај батерије. Катодне зраке су прошле кроз цијев и могле су проћи кроз рупу у позитивној електроди, попут струје набијених честица. Запажања су показала да је однос набоја такве честице према његовој маси увијек исти и не овиси о врсти плина.
- Поситиве раис. Друга струја честица иде у супротном смјеру и може проћи у рупу негативне електроде. Одступања у пољима показују да имају велике брзине и различите вредности односа наелектрисања и пуњења.
Негативне честице катодних зрака назване су електрони. Након тога су у многим процесима пронађене честице са истим односом набој-маса. Електрони су изгледали као универзалне компоненте различитих атома, прилично лако се одвајају при бомбардовању јона и атома.
Честице које носе позитиван набој изгледале су као фрагменти атома након губитка једног или више електрона. У ствари, позитивни зраци су биле групе атома лишених негативних честица, и као резултат тога, имале су позитиван набој.
Тхомпсон модел
На основу експеримената, утврђено је да позитивне и негативне честице представљају суштину атома, његове компоненте. Енглески научник Ј. Тхомсон је предложио своју теорију. Према његовом мишљењу, структура атома и атомског језгра била је врста масе у којој су негативни набори стиснути у позитивно напуњену куглу, као грожђице у торти. Компензација набоја учинила је „колач“ електрично неутралним. 
Рутхерфордов модел
Млади амерички научник Рутхерфорд, анализирајући трагове преостале након алфа честица, дошао је до закључка да је Тхомпсонов модел несавршен. Неке алфа честице су отклоњене под малим угловима - 5-10 о . У ретким случајевима, алфа честице су одступале под великим углом од 60-80 о , ау изузетним случајевима, углови су били веома велики - 120-150 о . Тхомпсонов модел атома није могао објаснити такву разлику.
Рутхерфорд предлаже нови модел који објашњава структуру атома и атомског језгра. Физика процеса тврди да атом мора бити 99% празан, са малим нуклеусом и електронима који се окрећу око њега, који се крећу у орбитама. 
Одступања у ударцима, он објашњава чињеницом да честице атома имају своје електрични набој. Под утицајем бомбардовања набијених честица, атомски елементи се понашају као обична напуњена тела у макрокозмосу: честице са идентичним набојем одбијају се, а супротним набојем се међусобно привлаче.
Стање атома
Почетком прошлог века, када су лансирани први акцелератори елементарних честица, све теорије које објашњавају структуру атомског језгра и сам атом чекају експерименталну верификацију. До тада су интеракције алфа и бета зрака са атомима већ темељито проучаване. Све до 1917. године сматрало се да су атоми или стабилни или радиоактивни. Стабилни атоми се не могу поделити, распад радиоактивних језгара не може се контролисати. Али Рутхерфорд је успео да оповргне ово мишљење.
Први протон
Године 1911. Е. Рутхерфорд је изнио идеју да су сва језгра састављена од идентичних елемената, чија је основа атом водоника. На овој идеји, научник је потиснуо важан закључак претходних студија о структури материје: масе свих хемијских елемената подељене су без остатка масом водоника. Нова претпоставка отворила је невиђене могућности, допуштајући нови поглед на структуру атомског језгра. Нуклеарне реакције треба да потврде или оповргну нову хипотезу.
Експерименти су спроведени 1919. године са атомима азота. Бомбардирајући их алфа честицама, Рутхерфорд је постигао изненађујући резултат.
Атом Н је апсорбовао алфа честицу, затим се претворио у атом кисика О17 и емитовао језгро водоника. Ово је била прва вештачка трансформација атома једног елемента у други. Такво искуство усадило је наду да структура атомског језгра, физика постојећих процеса дозвољава друге нуклеарне трансформације.
Научник је у својим експериментима користио методу бљеска. Из фреквенције бљеска, он је извукао закључке о томе шта је састав и структура атомског језгра, о карактеристикама произведених честица, о њиховој атомској маси и броју редова. Непозната честица се звала Рутхерфорд протон. Имао је све карактеристике атома водоника, лишен свог јединог електрона - једног позитивног набоја и одговарајуће масе. Тако је доказано да су протон и језгро водоника исте честице.
Године 1930., када су изграђени и покренути први велики акцелератори, Рутхерфордов модел атома је тестиран и доказан: сваки атом водоника састоји се од једног електрона, чија је позиција немогуће одредити, и слободног атома са једним позитивним протоном. Пошто протони, електрони и алфа честице могу летети из атома док су бомбардовани, научници су сматрали да су то компоненте било којег атомског језгра. Али такав модел атомског језгра је изгледао нестабилан - електрони су били превелики да би се уклопили у нуклеус, поред тога, постојале су озбиљне потешкоће повезане са кршењем закона момента и очувања енергије. Ова два закона, као строги рачуновође, кажу да количина кретања и маса током бомбардовања нестају у непознатом правцу. Пошто су ови закони били опште прихваћени, било је потребно пронаћи објашњења за такво цурење.
Неутрони
Научници широм света организовали су експерименте са циљем да открију нове састојке атомских језгара. Током 1930-их, немачки физичари Бецкер и Ботхе бомбардовали су атоме берилијума алфа честицама. У овом случају је забележено непознато зрачење, за које је одлучено да се зову Г-зраке. Детаљне студије су описале неке од карактеристика нових зрака: оне су се могле ширити стриктно у равној линији, нису биле у интеракцији са електричним и магнетним пољима и имале су велику моћ продирања. Касније, честице које формирају ову врсту зрачења нађене су у интеракцији алфа честица са другим елементима - бор, хром и друге.
Цхадвицкова хипотеза
Онда је Јамес Цхадвицк, колега и студент Рутхерфорда, у часопису "Натуре" дао кратку поруку, која је касније постала позната. Чадвик је скренуо пажњу на чињеницу да се контрадикције у законима о очувању лако решавају, под претпоставком да је ново зрачење струја неутралних честица, од којих свака има масу приближно једнаку маси протона. Имајући у виду ову претпоставку, физичари су значајно допунили хипотезу која објашњава структуру атомског језгра. Укратко, суштина додавања је сведена на нову честицу и њену улогу у структури атома. 
Неутронска својства
Детектована честица добила је назив "неутрон". Новооткривене честице нису формирале електромагнетна поља око себе, лако су пролазили кроз супстанцу без губитка енергије. У ретким сударима са лаким атомима атома, неутрон је у стању да избаци нуклеус из атома, изгубивши значајан део своје енергије. Структура атомског језгра претпоставила је присуство различитог броја неутрона у свакој супстанци. Атоми са истим нуклеарним набојем, али са различитим бројем неутрона називају се изотопи.
Неутрони су служили као одлична замена за алфа честице. Тренутно се користе за проучавање структуре атомског језгра. Укратко, њихов значај за науку не може се описати, али управо захваљујући неутронском бомбардовању атомских језгара физичари су били у могућности да добију изотопе готово свих познатих елемената.
Састав језгра атома
Тренутно, структура атомског језгра је комбинација протона и неутрона које држе нуклеарне силе. На пример, језгро хелијума је сноп два неутрона и два протона. Свјетлосни елементи имају готово једнак број протона и неутрона, док тешки елементи имају много већи број неутрона. 
Ова слика структуре језгра потврђена је експериментима на модерним великим акцелераторима са брзим протонима. Електричне силе одбијања протона су уравнотежене силама нуклеуса које делују само у самој језгри. Иако природа нуклеарним снагама још није потпуно схваћен, њихово постојање је готово доказано и потпуно објашњава структуру атомског језгра.
Однос масе и енергије
1932. године, Вилсонова камера је снимила невероватну фотографију која доказује постојање позитивних наелектрисаних честица, са електронска маса.
Пре тога, П. Дирац је теоретски предвидио позитивне електроне. Прави позитивни електрон је такође детектован у космичком зрачењу. Нови комад је назван позитрон. Када се судара са својим близанцем - електроном, долази до анихилације - узајамног уништавања две честице. Ово ослобађа одређену количину енергије.
Тако је теорија развијена за макро-свијет била у потпуности прикладна за описивање понашања најмањих елемената материје.