El nucli atòmic és la central de l'àtom, amb càrrega elèctrica positiva i en la qual està ubicada a la major part de la massa de l'àtom. Va ser descobert per Ernest Ruthenford en 1911. Després de la descoberta de l'neutró, el 1932, el model de l'nucli atòmic va ser desenvolupat ràpidament per Dmitri Ivanenko i Werner Heisenberg.
Al nucli es troba gairebé tota la massa de l'àtom, amb una petita col·laboració del núvol d'electrons perquè els electrons tenen menys pes en comparació amb els neutrons i els protons. Els protons i els neutrons s'uneixen per formar el nucli atòmic a través de la força nuclear.
Heisenberg, el 1932, proposa que el nucli està format per dos tipus de partícules: protons i neutrons (col·lectivament anomenats nucleons). Els protons tenen una càrrega positiva i, igual i oposada a la de l'electró, i els neutrons són elèctricament neutres. Si Z és el nombre atòmic d'un element, hi ha electrons Z a l'escorça de la seva àtom i el seu nucli té N neutrons, on A = Z + N és el nombre de nucleons, també anomenat nombre de massa.
- Nombre atòmic Z. És la quantitat de protons que componen el nucli de l'àtom. Per tant, l'hidrogen (símbol H), que és l'àtom utilitzat en la fusió nuclear, té un nombre Z = 1, ja que només té un protó en el seu nucli. L'element químic més simple, i a el mateix temps més abundant en la naturalesa és l'hidrogen.
- Massa atòmica A. És la suma de protons i neutrons. També es diu nombre massiu. Considerant N: el nombre de neutrons d'un àtom, hem de:
A = Z + N.
- Pes atòmic. És el pes de l'àtom, per calcular-hem de prendre com a unitat la dotzena part de l' pes de l'àtom de carboni (C). Per tant, l'hidrogen pesa aproximadament 1 i el carboni 12.
- Isòtop. El mateix tipus d'àtom pot tenir una quantitat diferent de neutrons en el seu nucli. Cada varietat es diu isòtop. Per tant, l'hidrogen té tres isòtops diferents: isòtop d'hidrogen, isòtop de deuteri i isòtop de triti. Aquests dos últims són els usats en la fusió nuclear.
La branca científica que s'encarrega de l'estudi i la comprensió de l'nucli atòmic, incloses les forces que l'uneixen i la seva composició és la física nuclear.
