وتأتي معظم المعلومات عن النويات الذرية، من دراسات التفاعلات النووية. وعادة يستخدم معجل الجسيمات ليحدث أشعة دقيقة عالية السرعة من البروتونات، والنيوترونات والجسيمات الأخرى. ويحدث تفاعل نووي عندما تصطدم إحدى الجسيمات بنواة. وعندئذ يستخدم الفيزيائيون معداتهم العالية الدقة لتحليل الإشعاعات المنبعثة أثناء التفاعل.
وتُستخدم التفاعلات النووية، في كل من الطاقة النووية، والأسلحة النووية. ويطلق انشطار (انقسام) النويات الثقيلة جدًا واندماج (اتحاد) نواتين خفيفتين جدًا كميات كبيرة من الطاقة. وعادة ما تُطَلق هذه الطاقة بطريقة بطيئة ومنتظمة. وتُستخدم الطاقة الانشطارية لتوليد الكهرباء ولتزويد السفن بالطاقة. ويعمل الباحثون لتصنيع أجهزة لتحويل الطاقة الاندماجية إلى كهرباء. وفي الأسلحة النووية، تجبر ظروف مختلفة جدًا عددًا كبيرًا من تفاعلات الانشطار أو الاندماج على الحدوث في نفس اللحظة تقريبًا، مما يتسبب في حدوث انفجار قنبلة ذرية أو هيدروجينية.
وقد قادت الأبحاث في مجال الفيزياء النووية إلى أساليب جديدة لتشخيص وعلاج الأمراض والتعقيم وحفظ الأغذية والتنقيب عن النفط. وفي أغلب الأحوال، تستخدم هذه التقنيات نويات نشطة إشعاعيًا تدعى النظائر المشعة.
كما أن الأبحاث النووية مفيدة أيضًا في الفروع الأخرى للفيزياء، وفي حقول مثل الفيزياء الفلكية والكيمياء الحيوية والكيمياء.
انظر أيضًا: الذرة؛ الطاقة النووية؛ السلاح النووي؛ فيزياء الجسيمات؛ النشاط الإشعاعي.