אטום הגרעין הוא מרכזי של אטום, עם מטען חשמלי חיובי שבו הוא ממוקם ביותר של המסה של אטום. הוא התגלה על ידי ארנסט רותנפורד בשנת 1911. לאחר גילוי הנויטרון בשנת 1932, המודל של גרעין האטום פותח במהירות על ידי דמיטרי איבננקו ורנר הייזנברג.
בגרעין נמצא כמעט כל מסת האטום, עם תרומה קטנה של ענן האלקטרונים מכיוון שלאלקטרונים יש פחות משקל בהשוואה לנויטרונים ופרוטונים. פרוטונים ונויטרונים מתחברים יחד ליצירת גרעין האטום באמצעות הכוח הגרעיני.
הייזנברג, בשנת 1932, הציע כי הגרעין מורכב משני סוגים של חלקיקים: פרוטונים ונייטרונים (המכונים ביחד נוקלאונים). לפרוטונים יש מטען חיובי e השווה למולו של האלקטרון, והניטרונים הם ניטרליים מבחינה חשמלית. אם Z הוא המספר האטומי של יסוד, קיימים אלקטרונים Z בקליפת האטום שלו ובגרעין שלו יש N נויטרונים, כאשר A = Z + N הוא מספר הגרעינים, הנקראים גם מספר המסה.
- המספר האטומי Z. זהו מספר הפרוטונים המרכיבים את גרעין האטום. לכן, למימן (סמל H), שהוא האטום המשמש באיחוי גרעיני, יש מספר Z = 1, מכיוון שיש לו רק פרוטון אחד בגרעין שלו. היסוד הכימי הפשוט ביותר, ויחד עם זאת השכיח ביותר בטבע הוא מימן.
- מסה אטומית A. זהו סכום הפרוטונים והניטרונים. זה נקרא גם מספר המוני. בהתחשב ב- N: מספר הנויטרונים באטום, יש לנו:
A = Z + N.
- משקל אטומי. זהו משקל האטום, כדי לחשב אותו עלינו לקחת כיחידה את השתים-עשרה ממשקלו של אטום הפחמן (C). לכן, מימן שוקל כ -1 ופחמן 12.
- אִיזוֹטוֹפּ. לאותו סוג אטום יכול להיות מספר שונה של נויטרונים בגרעין שלו. כל זן נקרא איזוטופ. לכן, למימן יש שלושה איזוטופים שונים: איזוטופ מימן, איזוטופ דאוטריום ואיזוטופ טריטיום. שני האחרונים הם אלה המשמשים לאיחוי גרעיני.
הענף המדעי שאחראי על המחקר וההבנה של גרעין האטום, כולל הכוחות המאחדים אותו והרכבו הוא הפיזיקה הגרעינית.
