นิวเคลียสหมายถึงอะไร?
นิวเคลียส
นิวเคลียส (English: nucleus, พหูพจน์: nucleuses หรือ nuclei (นิวคลีไอ) มีความหมายว่า ใจกลาง หรือส่วนที่อยู่ตรงกลาง โดยอาจมีความหมายถึงสิ่งต่อไปนี้ โดยคำว่า นิวเคลียส (Nucleus) เป็นคำศัพท์ภาษาละตินใหม่ (New Latin) มาจากคำศัพท์เดิม nux หมายถึง ผลเปลือกแข็งเมล็ดเดียว (English: nut)
อะตอม
ถ้ามวลของนิวเคลียสหลังจากเกิดปฏิกิริยาฟิวชั่นมีน้อยกว่าจำนวนมวลรวมของอนุภาคขณะที่ยังแยกกัน มวลที่แตกต่างกันระหว่างค่าทั้งสองอาจจะแพร่ออกไปในลักษณะของพลังงานบางอย่าง (เช่น รังสีแกมมา หรือพลังงานจลน์ของอนุภาคบีตา) ดังที่อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ อธิบายไว้ในสมการสมมูลระหว่างมวล-พลังงาน E=mc2 เมื่อ m คือมวลที่สูญหายไป และ c คือความเร็วแสง จำนวนที่หายไปนี้เป็นส่วนหนึ่งของพลังงานยึดเหนี่ยวของนิวเคลียสใหม่ และเป็นการสูญเสียพลังงานแบบไม่มีวิธีย้อนกลับ ซึ่งทำให้อนุภาคที่หลอมรวมกันยังคงอยู่ในสถานะที่จำเป็นต้องใช้พลังงานในระดับนั้นเพื่อแยกตัวออกจากกัน[56] นิวตรอน
ภายในนิวเคลียส โปรตอนและนิวตรอนจะยึดเหนี่ยวอยู่ด้วยกันด้วย แรงนิวเคลียร์ และนิวตรอนเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับความมั่นคงของนิวเคลียส นิวตรอนถูกผลิตขึ้นแบบทำสำเนาในปฏิกิริยา นิวเคลียร์ฟิวชั่น และ นิวเคลียร์ฟิชชัน พวกมันเป็นผู้สนับสนุนหลักใน การสังเคราะห์นิวเคลียส ขององค์ประกอบทางเคมีภายในดวงดาวผ่านกระบวนการฟิวชัน, ฟิชชั่นและ การจับยึดนิวตรอน การหลอมนิวเคลียส
ต้นกำเนิดของพลังงานที่ปล่อยออกมาในการหลอมรวม () ขององค์ประกอบเบาจะเกิดจากการมีปฏิสัมพันธ์ของสองแรงที่ตรงข้ามกัน แรงหนึ่งคือแรงนิวเคลียสซึ่งรวมแรงจากโปรตอนและนิวตรอนเข้าด้วยกัน อีกแรงหนึ่งคือแรงคูลอมบ์ซึ่งเป็นสาเหตุให้โปรตอนทั้งหลายผลักกันเอง โปรตอนจะมีประจุบวกและผลักกันเอง แต่พวกมันก็ยังคงอยู่ติดกัน แสดงให้เห็นถึงการดำรงอยู่ของอีกแรงหนึ่งที่เรียกว่าแรงดึงดูดของนิวเคลียส แรงนี้ถูกเรียกว่าแรงนิวเคลียร์ที่แข็งแกร่ง มันเอาชนะแรงผลักไฟฟ้าในระยะที่ใกล้กันมาก ผลของแรงนี้จะไม่สังเกตได้นอกนิวเคลียส นั่นคือความแรงจะขึ้นอยู่กับระยะทาง ทำให้มันเป็นแรงวิสัยใกล้ แรงเดียวกันยังดึงนิวคลีออน (นิวตรอนและโปรตอน) ให้อยู่ด้วยกัน เนื่องจากว่าแรงนิวเคลียสจะแข็งแกร่งกว่าแรงคูลอมบ์สำหรับนิวเคลียสของอะตอมที่มีขนาดเล็กกว่าธาตุเหล็กและนิกเกิล การสร้างนิวเคลียสเหล่านี้ขึ้นจากนิวเคลียสที่เบากว่าโดยการหลอม จะปลดปล่อยพลังงานมากขึ้นจากแรงดึงดูดสุทธิของอนุภาคเหล่านี้ อย่างไรก็ตาม สำหรับนิวเคลียสที่มีขนาดใหญ่กว่า จะไม่มีพลังงานถูกปล่อยออกมา เนื่องจากแรงนิวเคลียสเป็นแรงพิสัยใกล้และไม่สามารถกระทำต่อเนื่องกับนิวเคลียสขนาดใหญ่ที่อยู่นิ่งๆได้ ดังนั้นพลังงานจะไม่ถูกปล่อยออกมาอีกต่อไปเมื่อนิวเคลียสดังกล่าวถูกทำขึ้นโดยการหลอม; แต่พลังงานจะถูกดูดซึมในกระบวนการดังกล่าวแทน แคลคูลัส
เมื่อเรากล่าวถึงรายละเอียดแล้ว แคลคูลัสเชิงอนุพันธ์ นิยามอัตราการเปลี่ยนแปลงในขณะใดขณะหนึ่ง (อนุพันธ์) ระหว่างค่าของฟังก์ชัน กับตัวแปรของฟังก์ชัน นิยามจริงๆ ของอนุพันธ์คือ ลิมิตของอัตราส่วนในการเปลี่ยนแปลง (difference quotient). อนุพันธ์คือหัวใจของวิทยาศาสตร์กายภาพ กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน "แรง = มวล×ความเร่ง" มีความหมายในแคลคูลัส เพราะว่า ความเร่งเป็นอนุพันธ์ค่าหนึ่ง ทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้าของแมกซ์เวล และทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของไอน์สไตน์ (สัมพัทธภาพทั่วไป) นั่นได้กล่าวถึงด้วยภาษาของแคลคูลัสเชิงอนุพันธ์ เช่นเดียวกันกับทฤษฎีพื้นฐานของวงจรไฟฟ้า อะตอม
การเกิดฟิวชั่นของนิวเคลียสสองตัวให้กลายเป็นนิวเคลียสเดียวที่ใหญ่ขึ้น โดยที่มีหมายเลขอะตอมต่ำกว่าเหล็กและนิกเกิล หรือจำนวนนิวคลีออนรวมประมาณ 60 เรียกว่ากระบวนการคายความร้อน ซึ่งจะปลดปล่อยพลังงานออกมามากกว่าพลังงานที่ต้องใช้ในการรวมตัวกัน[57] กระบวนการปลดปล่อยพลังงานเช่นนี้เองที่ทำให้เกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นในดาวฤกษ์ซึ่งสามารถเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง สำหรับนิวเคลียสธาตุหนัก พลังงานยึดเหนี่ยวต่อนิวคลีออนในนิวเคลียสเริ่มต้นลดจำนวนลง นั่นคือกระบวนการฟิวชั่นที่สร้างนิวเคลียสที่มีหมายเลขอะตอมสูงกว่า 26 และมวลอะตอมมากกว่า 60 เรียกว่ากระบวนการดูดความร้อน นิวเคลียสมวลมากเหล่านี้ไม่สามารถสร้างปฏิกิริยาฟิวชั่นต่อเนื่องที่รักษาสภาวะสมดุลอุทกสถิตของดาวฤกษ์เอาไว้ได้[52] พลังงานนิวเคลียร์
พลังงานนิวเคลียร์ (Nuclear energy) หมายถึง พลังงานไม่ว่าในลักษณะใดซึ่งเกิดจากการปลดปล่อยออกมาเมื่อมีการแยก, รวมหรือแปลงนิวเคลียส (หรือแกน) ของปรมาณู คำที่ใช้แทนกันได้คือ พลังงานปรมาณู (Atomic energy) ซึ่งเป็นคำที่เกิดขึ้นก่อนและใช้กันมาจนติดปาก โดยอาจเป็นเพราะมนุษย์เรียนรู้ถึงเรื่องของปรมาณู (Atom) มานานก่อนที่จะเจาะลึกลงไปถึงระดับนิวเคลียส แต่การใช้ศัพท์ที่ถูกต้องควรใช้คำว่า พลังงานนิวเคลียร์ อย่างไรก็ดีคำว่า Atomic energy ยังเป็นคำที่ใช้กันอยู่ในกฎหมายของหลายประเทศ สำหรับประเทศไทยได้กำหนดความหมายของคำว่าพลังงานปรมาณู ไว้ในมาตรา 3 แห่งพ.ร.บ.พลังงานปรมาณูเพื่อสันติ พ.ศ. 2504 ในความหมายที่ตรงกับคำว่า พลังงานนิวเคลียร์ และต่อมาได้บัญญัติไว้ในมาตรา3 ให้ครอบคลุมไปถึงพลังงานรังสีเอกซ์ด้วย การที่ยังรักษาคำว่าพลังงานปรมาณูไว้ในกฎหมาย โดยไม่เปลี่ยนไปใช้คำว่าพลังงานนิวเคลียร์แทน จึงน่าจะยังคงมีประโยชน์อยู่บ้าง เพราะในทางวิชาการถือว่า พลังงานเอกซ์ไม่ใช่พลังงานนิวเคลียร์ การกล่าวถึง พลังงานนิวเคลียร์ในเชิงปริมาณ ต้องใช้หน่วยที่เป็นหน่วยของพลังงาน โดยส่วนมากจะนิยมใช้หน่วย eV, KeV (เท่ากับ1,000 eV) และ MeV (เท่ากับ 1,000,000 eV) เมื่อกล่าวถึงพลังงานนิวเคลียร์ปริมาณน้อย และนิยมใช้หน่วยกิโลวัตต์- ชั่วโมง หรือ เมกะวัตต์-วัน เมื่อกล่าวถึงพลังงานปริมาณมากๆ โดย: 1MWd=เมกะวัตต์-วัน = 24,000 กิโลวัตต์-ชั่วโมง และ 1MeV=1.854x10E-24 MWd นิวเคลียสมีหาง
นิวเคลียสมีหางในสมองซีกซ้ายรับการเสนอว่า มีความสัมพันธ์กับทาลามัสที่ควบคุมความเข้าใจคำศัพท์ และการออกเสียงคำศัพท์ เพราะว่า เขตที่ทำงานในนิวเคลียสมีหางเปลี่ยนไปเมื่อบุคคลนั้นเปลี่ยนไปใช้อีกภาษาหนึ่ง การแปลงเชิงปริพันธ์
การแปลงเชิงปริพันธ์ที่มีประโยชน์นั้นมีอยู่หลายชนิด ขึ้นอยู่กับฟังก์ชันสองตัวแปร "K" ที่เลือกใช้ ฟังก์ชัน "K" นี้เรียกว่า เคอร์เนลของการแปลง () หรือ นิวเคลียส ของการแปลง เซลล์ (ชีววิทยา)
ตารางที่ 1: เปรียบเทียบรูปร่างของเซลล์ แบบโพรแคริโอต และแบบยูแคริโอตโพรแคริโอตยูแคริโอตตัวอย่างสิ่งมีชีวิตแบคทีเรีย, อาร์เคียโพรทิสต์, เห็ดรา, พืช, สัตว์ขนาดตัวอย่าง~ 1-10 ไมโครเมตร~ 10-100 ไมโครเมตร (เซลล์สเปิร์มหากไม่นับหาง จะมีขนาดเล็กกว่านี้)ชนิดของนิวเคลียสบริเวณนิวคลอยด์; ไม่มีนิวเคลียสแท้จริงนิวเคลียสจริง มีผนังสองชั้นดีเอ็นเอวงกลม (ธรรมดา)โมเลกุล เป็นแนวตรง (โครโมโซม) และมีโปรตีนฮิสโตนอาร์เอ็นเอ/การสังเคราะห์โปรตีนทั้งคู่เกิดในไซโทพลาซึมอาร์เอ็นเอ-สังเคราะขึ้นภายในนิวเคลียส สังเคราะห์โปรตีนในไซโตพลาสซึมขนาดไรโบโซม50S+30S60S+40Sโครงสร้างภายในไซโตพลาสซึมโครงสร้างเล็กมากจัดโครงสร้างโดย เอ็นโดเมมเบรน และ ไซโตสเกเลตัน (cytoskeleton)การเคลื่อนไหวของเซลล์แฟกเจลลา สร้างจากโปรตีนแฟลเจลลิน (flagellin)แฟกเจลลา และ ซีเลีย สร้างจากโปรตีนทูบูลิน (tubulin)ไมโทคอนเดรียไม่มีมี ตั้งแต่ หนึ่ง ถึงหลายสิบคลอโรพลาสต์ไม่มีพบในสาหร่ายและพืชการประสานงานกันระหว่างเซลล์ปกติเป็นเซลล์เดี่ยวเซลล์เดี่ยว, เป็นโคโลนี, สิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ชั้นสูงจะมีเซลล์หลายชนิดที่มีหน้าที่เฉพาะมากมายการแบ่งเซลล์การแบ่งเป็นสองส่วน (simple division)ไมโทซิส ไมโอซิส นิวเคลียสมีหาง
สมองมีเซลล์ประสาทเป็นจำนวนมากซึ่งมีการเชื่อมต่อซึ่งกันและกันเป็นไซแนปส์แบบเร้า (excitatory synapses) เป็นเครือข่ายขนาดใหญ่มีส่วนประกอบที่มีการป้อนกลับเชิงบวก ดังนั้น เป็นความยากที่ระบบเช่นนี้จะดำเนินงานไปได้โดยไม่มีกลไกที่ป้องกันการส่งสัญญาณที่มากเกินไป มีหลักฐานโดยปริยายว่า นิวเคลียสมีหางอาจมีบทบาทในการควบคุมการส่งสัญญาณในระบบประสาท ทำงานโดยวัดการทำงานอย่างรวมๆ ในเปลือกสมองแล้วควบคุมศักย์ขีดเริ่มเปลี่ยน ฟิสิกส์นิวเคลียร์
ฟิสิกส์นิวเคลียร์ () หรือฟิสิกส์ของนิวเคลียส เป็นสาขาหนึ่งของวิชาฟิสิกส์ที่ศึกษาองค์ประกอบต่าง ๆ และปฏิสัมพันธ์ระหว่างกันของนิวเคลียสทั้งหลายของอะตอม การประยุกต์ใช้ฟิสิกส์นิวเคลียร์ที่ทราบกันดีที่สุดคือ การผลิตไฟฟ้าจากพลังงานนิวเคลียร์และเทคโนโลยีอาวุธนิวเคลียร์ แต่การวิจัยได้ประยุกต์ในหลายสาขา เช่น เวชศาสตร์นิวเคลียร์และการสร้างภาพด้วยเรโซแนนซ์แม่เหล็ก การปลูกฝังไอออนในวิศวกรรมศาสตร์วัสดุ และการหาอายุจากคาร์บอนกัมมันตรังสีในวิชาภูมิศาสตร์และโบราณคดี การแปรนิวเคลียส
การแปรนิวเคลียสตามธรรมชาติประเภทหนึ่งเกิดขึ้นเมื่อธาตุกัมมันตรังสีบางชนิดสลายตัวอย่างต่อเนื่องตามธรรมชาติ แล้วจึงเปลี่ยนสภาพเป็นอีกธาตุหนึ่ง ตัวอย่างคือ การสลายตัวตามธรรมชาติของโพแทสเซียม-40 เป็น อาร์กอน-40 ซึ่งมีที่มาจากอาร์กอนส่วนใหญ่ในอากาศ เช่นกับบนโลก การแปรนิวเคลียสตามธรรมชาติจากกลไกที่แตกต่างของปฏิกิริยานิวเคลียร์ตามธรรมชาติเกิดขึ้น เนื่องจากการยิงรังสีคอสมิกใส่ธาตุ (ตัวอย่างเช่น เพื่อให้เกิดคาร์บอน-14) และยังเกิดขึ้นบางครั้งจากการยิงนิวตรอนตามธรรมชาติ (ตัวอย่างเช่น เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิชชันธรรมชาติ) นิวเคลียร์
นิวเคลียร์ อาจหมายถึง Suprachiasmatic nucleus
suprachiasmatic nucleus (พหูพจน์: nuclei ตัวย่อ SCN) เป็นเขตเล็ก ๆ ในไฮโปทาลามัสอยู่ติดกับด้านบนของส่วนไขว้ประสาทตา (optic chiasm)
มีหน้าที่ในการควบคุมจังหวะรอบวัน (circadian rhythm)
มีนิวรอนประมาณ 20,000 ตัวที่เป็นเหตุของการทำงานในระบบประสาทและทางฮอร์โมน เพื่อควบคุมการทำงานของร่างกายให้เป็นวงจรรอบ 24 ช.ม. 
ในงานวิจัยหนึ่งในหนู ปรากฏว่า SCN มักจะฝ่อลงเมื่ออายุมากขึ้น การสังเคราะห์นิวเคลียส
สำหรับการเกิดการสังเคราะห์นิวเคลียสในลำดับถัดมาของอะตอมธาตุหนัก เกิดขึ้นได้หลังจากการระเบิดของดาวฤกษ์มวลมากและซูเปอร์โนวาในช่วงเวลาเดียวกัน ตามหลักการของทฤษฎีนี้ ไฮโดรเจนและฮีเลียมจากบิกแบง (รวมถึงอิทธิพลจากความหนาแน่นของสสารมืด) ควบรวมกันกลายเป็นดาวฤกษ์ยุคแรกในราว 500 ล้านปีหลังจากบิกแบง ธาตุที่เกิดในช่วงการสังเคราะห์นิวเคลียสของดาวฤกษ์มีเลขอะตอมตั้งแต่ 6 (คาร์บอน) ไปจนถึงอย่างน้อย 98 (แคลิฟอร์เนียม) ซึ่งสามารถตรวจจับได้ในเส้นสเปกตรัมของซูเปอร์โนวา การเกิดซินทีสิสของธาตุหนักเหล่านี้เกิดได้ทั้งจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่น หรือจากนิวเคลียร์ฟิชชั่น และบางครั้งก็มีการสลายปลดปล่อยอนุภาคเบตาเกิดขึ้นด้วย นิวเคลียสของอะตอม
พลังงานที่พื้นผิว (). นิวคลีออนที่พื้นผิวของนิวเคลียสจะมีปฏิสัมพันธ์กับนิวคลีออนอื่น ๆ ไม่กี่ตัว น้อยกว่าตัวที่อยู่ด้านในของนิวเคลียส ดังนั้นพลังงานยึดเหนี่ยวของมันจึงมีน้อย คำว่าพลังงานพื้นผิวนี้จะพิจารณาถึงสิ่งนั้น ดังนั้นมันจึงมีค่าเป็นลบและเป็นสัดส่วนกับพื้นที่ผิว โพรแคริโอต
โพรแคริโอต () เป็นสิ่งมีชีวิตที่ประกอบด้วยออร์แกเนลที่ไม่มีเยื่อหุ้ม ไม่มีนิวเคลียส มักเป็นสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว คำว่า "prokaryotes" มาจาก ภาษากรีกโบราณ "pro-" ก่อน + "karyon" เมล็ด ซึ่งหมายถึงนิวเคลียส + ปัจจัย "-otos", พหูพจน์ "-otes" ตัวอย่างของเซลล์กลุ่มนี้ได้แก่ นิวเคลียส (ระบบประสาท)
ส่วนของสมองที่สำคัญบางตำแหน่งมีลักษณะเป็นกลุ่มของนิวเคลียสที่ทำงานประสาทกันระหว่างโครงสร้าง ได้แก่ ทาลามัสและไฮโปทาลามัสซึ่งประกอบด้วยโครงสร้างย่อยลงไปอีกมากมาย เมดัลลา ออบลองกาตาและพอนส์ก็ประกอบด้วยนิวเคลียสเล็กๆ จำนวนมากทำหน้าที่ทั้งรับความรู้สึก สั่งการ และการควบคุมการทำงานของร่างกาย เส้นประสาทเฟเชียล
เฟเชียล นิวเคลียส (facial nucleus) เป็นกลุ่มเส้นประสาทเฟเชียล อยู่บริเวณส่วนล่างของพอนส์ ใต้โพรงสมองที่สี่ มีสองข้าง โดยแต่ละข้างแบ่งออกเป็นครึ่งบนและครึ่งล่าง ครึ่งบนทำหน้าที่ส่งกระแสประสาทควบคุมกล้ามเนื้อครึ่งบนของใบหน้า เช่น กล้ามเนื้อออกซิปิโตฟรอนทาลิส กล้ามเนื้อหลับตา[1] เป็นต้น ส่วนครึ่งล่างส่งกระแสประสาทควบคุมกล้ามเนื้อครึ่งล่างของใบหน้า วิถีหลังเฟเชียล นิวเคลียส (infranuclear pathway) ใยประสาทสั่งการวิ่งด้านใกล้กลางของแอบดิวเซนต์ นิวเคลียส (Abducens nucleus) และอ้อมออกทางด้านข้าง ผ่านระหว่างเฟเชียล นิวเคลียส และสไปนัล ไทรเจมินัล นิวเคลียส (Spinal trigeminal nucleus) ออกจากพอนส์ เข้าไปรวมกับใยประสาทรับความรู้สึก (ชื่อว่า เนอร์วัส อินเตอร์มีเดียส (nervus intermedius)) ที่บริเวณมุมซีรีเบลโลพอนทีน (cerebellopontine angle) ออกมาเป็นลำเส้นประสาทเฟเชียล ก่อนจะเข้าไปในกระดูกขมับ นิวคลีโอพลาสซึม
นิวคลีโอพลาสซึม () คือ ส่วนต่าง ๆ ที่อยู่ในเยื่อหุ้มนิวเคลียส ซึ่งประกอบด้วยสารโปรตีนดีเอ็นเอ (DNA) และอาร์เอ็นเอ (RNA) ซึ่งมีการแยกเป็นอิสระและรวมกันตามกิจกรรมของเซลล์ ในสภาวะปกติที่เซลล์ยังไม่ทำการแบ่งตัว สารประกอบเหล่านี้จะจัดเรียงตัวให้เห็นเป็น 2 ส่วน คือ นิวคลีโอลัส (Nucleolus) และเส้นใยโครมาติน (Chromatin) ฟิสิกส์นิวเคลียร์
ด้วยเอกสารของ Yukawa รูปแบบที่ทันสมัย​​ของอะตอมได้เสร็จสมบูรณ์แล้ว ศูนย์กลางของอะตอมจะมีลูกกลมแน่นของนิวตรอนและโปรตอน ซึ่งถูกยึดเข้าด้วยกันโดยแรงนิวเคลียสที่แข็งแกร่ง นอกเสียจากว่ามันจะมีขนาดใหญ่เกินไป นิวเคลียสที่ไม่เสถียรอาจสลายตัวไห้แอลฟา ที่พวกนิวเคลียสปล่อยนิวเคลียสของฮีเลียมที่มีพลังออกมา หรือการสลายที่ให้บีตาพวกนิวเคลียสปลดปล่อยอิเล็กตรอน (หรือโพซิตรอน) ออกมา หลังจากหนึ่งในการสูญสลายเหล่านี้ นิวเคลียสที่เป็นผลลัพธ์อาจจะถูกปล่อยให้อยู่ในสภาพที่ถูกกระตุ้น และในกรณีนี้มันจะสูญสลายไปสู่สภาพพื้นดินโดยการปลดปล่อยโฟตอนพลังงานสูง (การสลายให้แกมมา) ฟิสิกส์นิวเคลียร์
การทดลองที่สำคัญที่อยู่เบื้องหลังการประกาศครั้งนี้เกิดขึ้นในปี 1910 ที่มหาวิทยาลัยแมนเชสเตอร์ อย่างที่ทีมของเออร์เนส รัทเธอร์ฟอร์ดได้ดำเนินการทดลองที่น่าทึ่ง โดยที่นายฮันส์ ไกเกอร์และนายเออร์เนส Marsden ภายใต้การดูแลของเขาได้ยิงอนุภาคแอลฟา (นิวเคลียสของฮีเลียม) ไปที่ฟิล์มบางของฟอยล์ทองคำ 'รูปแบบของพลัมพุดดิ้ง'คาดการณ์ว่าอนุภาคแอลฟาน่าจะออกมาจากฟอยล์ที่มีวิถีโค้งของพวกมันงอเล็กน้อยเป็นส่วนใหญ่ รัทเธอร์ฟอร์ดมีความคิดที่จะสั่งให้ทีมงานของเขาที่จะมองหาบางสิ่งที่ตกใจเขาจะสังเกตเห็นจริง: อนุภาคไม่กี่ตัวกระจัดกระจายทะลุมุมขนาดใหญ่ แม้แต่วิ่งกลับหลังอย่างสมบูรณ์ในบางกรณี เขาเปรียบมันกับการยิงกระสุนไปที่กระดาษทิชชูและเห็นมันสะท้อนกลับ การค้นพบที่เริ่มต้นด้วยการวิเคราะห์ข้อมูลของ Rutherford ในปี 1911 ในที่สุดนำไปสู่ Rutherford model ของอะตอมที่อะตอมมีขนาดที่เล็กมาก นิวเคลียสที่หนาแน่นมากประกอบด้วยมวลของมันเป็นส่วนใหญ่ และที่ประกอบด้วยอนุภาคหนักที่มีประจุบวกกับอิเล็กตรอนที่ฝังตัวเพื่อที่จะสร้างความสมดุลของประจุรวม (เนื่องจากตอนนั้นนิวตรอนยังไม่เป็นที่รู้จัก) ตัวอย่างเช่นในรูปแบบนี้ (ซึ่งไม่ได้เป็นแบบที่ทันสมัย) ไนโตรเจน-14 ประกอบด้วยหนึ่งนิวเคลียสที่มี 14 โปรตอนและ 7 อิเล็กตรอน(อนุภาครวมเป็น 21) และนิวเคลียสถูกล้อมรอบด้วยอีก 7 อิเล็กตรอนที่โคจรล้อมรอบ นิวเคลียสของอะตอม
ในแบบจำลองดังกล่าวข้างต้น พวกนิวคลีออนอาจครอบครองวงโคจรเป็นคู่ เนื่องจากพวกมันอยู่ในตระกูลเฟอร์มิออน ซึ่งจะช่วยในการอธิบาย ผลกระทบของ" Z " และ " N "แบบคู่และคี่ ที่รู้จักกันดีจากการทดลองหลายครั้ง ธรรมชาติและความจุที่แท้จริงของเปลือกนิวเคลียร์จะแตกต่างจากบรรดาอิเล็กตรอนในวงโคจรของอะตอม เบื้องต้นเป็นเพราะหลุมศักยภาพในที่ซึ่งการเคลื่อนที่ของนิวคลีออน (โดยเฉพาะในนิวเคลียสขนาดใหญ่) จะค่อนข้างแตกต่างจากหลุมศักยภาพแม่เหล็กไฟฟ้าส่วนกลางที่หลุมนี้จะยึดเหนี่ยวอิเล็กตรอนไว้ในอะตอม. ความคล้ายคลึงกับรูปแบบการโคจรของอะตอมบางอย่างอาจจะเห็นได้ในนิวเคลียสขนาดเล็กเช่นที่ ฮีเลียม-4 ซึ่งในสารชนิดนี้สองโปรตอนและสองนิวตรอนจะแยกกันครอบครองวงโคจรที่ 1s คล้ายคลึงกับวงโคจร 1s สำหรับสองอิเล็กตรอนในอะตอมของฮีเลียม และบรรลุความมั่นคงที่ผิดปกติด้วยเหตุผลเดียวกัน ทุกนิวเคลียสที่มีนิวคลีออน 5 ตัวก็จะยังไม่มั่นคงและอายุสั้นอย่างมาก ฮีเลียม-3 ที่มี 3 นิวคลีออน มีเสถียรภาพมากแม้ว่าจะขาดการปิดของเปลือกวงโคจร 1s นิวเคลียสอื่นที่มี 3 นิวคลีออน, ไทรทัน (ไฮโดรเจน-3) จะไม่เสถียรและจะสลายตัวไปเป็นฮีเลียม-3 เมื่อถูกแยก. ความมั่นคงที่อ่อนแอของนิวเคลียร์ที่มี 2 นิวคลีออน {NP} ในวงโคจร 1s จะพบในดิวเทอรอน (ไฮโดรเจน-2) ที่มีเพียงหนึ่งนิวคลีออนเท่านั้นในแต่ละหลุมศักยภาพโปรตอนและหลุมศักยภาพนิวตรอน ในขณะที่แต่ละนิวคลีออนเป็นเฟอร์มิออนตัวหนึ่ง {NP} ดืวเทอรอนจะเป็นโบซอน ดังนั้นมันจึงไม่เป็นไปตาม'การยกเว้นของ Pauli' สำหรับการจับกลุ่มอย่างใกล้ชิดภายในเปลือก ลิเธียม-6 ที่มี 6 นิวคลีออนจะเสถียรอย่างมากโดยปราศจากการปิดของวงโคจร 1p ที่สองของเปลือก สำหรับนิวเคลียสเบาที่มีจำนวนนิวคลีออนรวมตั้งแต่ 1 ถึง 6 เฉพาะพวกที่มีแค่ 5 จะไม่แสดงบางหลักฐานของความมั่นคง ข้อสังเกตของเสถียรภาพแบบบีตาของนิวเคลียสเบาด้านนอกเปลือกหอยที่ปิดแสดงให้เห็นว่าความมั่นคงนิวเคลียร์จะมีความซับซ้อนมากกว่าการปิดที่เรียบง่ายของวงโคจรเปลือกหอยที่มี เลขมายา ของโปรตอนและนิวตรอน ปฏิกิริยานิวเคลียร์
พลังงานจลน์อาจถูกปล่อยออกมาในระหว่างการเกิดปฏิกิริยา (หรือปฏิกิริยาคายความร้อน ()) หรือพลังงานจลน์อาจจะต้องมีการใส่เข้าไปเพื่อให้เกิดปฏิกิริยา (หรือปฏิกิริยาดูดความร้อน ()) ซึ่งสามารถคำนวณได้โดยการอ้างอิงไปยังตารางของ'มวลนิ่งของอนุภาค' () ที่แม่นยำมากต่อไปนี้ ตามตารางที่อ้างอิงถึง นิวเคลียสของ มีมวลอะตอมสัมพันธ์ที่ 6.015 หน่วยมวลอะตอม (ตัวย่อ u), ดิวเทอเรียมมี 2.014 u และนิวเคลียสของฮีเลียม-4 มี 4.0026 u ดังนั้น:ในปฏิกิริยานิวเคลียร์หนึ่ง พลังงานสัมพันธ์ () รวมจะถูกอนุรักษ์ เพราะฉะนั้น มวลนิ่ง "ที่ขาดหายไป" จึงต้องเกิดขึ้นอีกครั้งในรูปของพลังงานจลน์ที่ถูกปล่อยออกไปในระหว่างปฏิกิริยา; แหล่งที่มาของมันคือพลังงานยึดเหนี่ยวนิวเคลียส () (พลังงานยึดเหนี่ยว, พลังงานยึดเหนี่ยวของโปรตอนและนิวตรอนในนิวเคลียส มีค่าเท่ากับพลังงานที่น้อยที่สุดสำหรับการแยกนิวเคลียสออกเป็นโปรตอนและนิวตรอน นอกจากนี้ยังหมายถึง พลังงานยึดเหนี่ยวของอิเล็กตรอนด้วย ซึ่งมีค่าเท่ากับพลังงานที่ต้องใช้เพื่อแยกอิเล็กตรอนออกมาจากอะตอมหรือโมเลกุล [นิวเคลียร์]) เมื่อใช้สูตรสมดุลมวล-พลังงาน "E" = "mc"² ของ Einstein ปริมาณของพลังงานที่ปล่อยออกมาก็จะสามารถกำหนดได้ ก่อนอื่นเราต้องรู้พลังงานเทียบเท่าของหนึ่งหน่วยมวลอะตอม: Lateral geniculate nucleus
Lateral geniculate nucleus (ตัวย่อ LGN แปลว่า นิวเคลียสงอคล้ายเข่าด้านข้าง)
เป็นศูนย์ถ่ายทอดสัญญาณประสาทหลักจากจอตา ไปยังระบบประสาทกลาง
อยู่ในส่วนทาลามัสของสมอง
และยังมีส่วนอื่นที่เรียกว่า medial geniculate nucleus ซึ่งเป็นส่วนที่มีหน้าที่คล้ายกันแต่ทำหน้าที่ส่งสัญญาณเกี่ยวกับเสียง กรดนิวคลีอิก
RNA (} พบในนิวเคลียสและไซโตพลาสซึมของสิ่งมีชีวิต มีหน้าที่คือ รับข้อมูลทางพันธุกรรมจาก DNA เพื่อนำไปในสังเคราะห์โปรตีนรวมทั้งเอนไซม์และฮอร์โมนต่างๆภายในเซลล์ เป็นโพลีนิวคลีโทไทด์ที่ประกอบด้วย ไรโบนิวคลีโอไทด์หลายๆ หน่วยมาต่อกันด้วยพันธะ 3',5'- ฟอสโฟไดเอสเทอร์ ขนาดของ RNA สั้นกว่าโมเลกุลของ DNA มาก RNA ที่พบส่วนมากในเซลล์ส่วนใหญ่เป็นชนิดสายเดี่ยว ( singele standed RNA ) เฉพาะในไวรัสบางชนิดเท่านั้นที่อาจพบ RNA สายคู่ สายกรดนิวคลีอิกสามารถพันกันเป็นเกลียวโดยเฉพาะสำหรับดีเอ็นเอ สายทั้งสองเกาะกันอยู่ด้วยคู่เบสที่เฉพาะเจาะจง คือ อะดีนีนกับยูราซีน(Virus) และ กวานีนกับไซโตซิน แบบจำลองชั้นพลังงานของนิวเคลียส
ในการศึกษาฟิสิกส์นิวเคลียร์และเคมีนิวเคลียร์ แบบจำลองชั้นพลังงานของนิวเคลียส คือแบบจำลองของนิวเคลียสอะตอมที่อาศัยหลักการกีดกันของเพาลีเพื่ออธิบายโครงสร้างของนิวเคลียสในรูปของระดับพลังงาน แบบจำลองชั้นพลังงานชุดแรกเสนอขึ้นโดย ดมิทรี อิวาเนนโก (ร่วมกับ E.Gapon) เมื่อปี ค.ศ. 1932 ต่อมามีการพัฒนาแบบจำลองนี้ในปี 1949 โดยเป็นงานวิจัยอิสระของนักฟิสิกส์หลายคน ที่สำคัญได้แก่ ยูจีน พอล วิกเนอร์, Maria Goeppert-Mayer และ J. Hans D. Jensen ซึ่งได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ร่วมกันในปี ค.ศ. 1963 นิวคลีออน
ก่อนจะถึงทศวรรษ 1960 เคยเชื่อกันว่านิวคลีออนเป็นอนุภาคมูลฐาน ซึ่งไม่อาจประกอบขึ้นจากชิ้นส่วนอื่นใดที่เล็กไปกว่านั้นอีกแล้ว แต่ปัจจุบันเราทราบกันแล้วว่ามันเป็นอนุภาคประกอบ ซึ่งเกิดจากควาร์กสามตัวเกาะเข้าด้วยกันด้วยสิ่งที่เรียกว่าอันตรกิริยาอย่างเข้ม อันตรกิริยาระหว่างนิวคลีออนตั้งแต่ 2 ตัวขึ้นไปเรียกว่า internucleon interaction หรือแรงนิวเคลียร์ ซึ่งเกิดขึ้นจากอันตรกิริยาอย่างเข้มนั่นเอง (แต่เดิมก่อนมีการค้นพบควาร์ก คำว่า "อันตรกิริยาอย่างเข้ม" มีความหมายถึงเพียง internucleon interaction เท่านั้น) ฟิสิกส์นิวเคลียร์
ในปี 1905, Albert Einstein จัดรูปแบบความคิดของการสมดุลมวล-พลังงาน ในขณะที่งานด้านกัมมันตภาพรังสีของ Becquerel และมารี กูรี ได้ถือกำเนิดมาก่อน คำอธิบายของแหล่งที่มาของการใช้พลังงานของกัมมันตภาพรังสีจะต้องรอการค้นพบที่ว่าตัวนิวเคลียสเองก็ประกอบด้วยองค์ประกอบขนาดเล็กกว่า ที่เรียกว่า นิวคลีออน อันตรกิริยาอย่างเข้ม
ก่อนทศวรรษที่ 1970 นักฟิสิกส์มีความไม่แน่ใจเกี่ยวกับกลไกการยึดเหนี่ยวของนิวเคลียสของอะตอม เป็นที่รู้กันว่านิวเคลียสประกอบด้วยกลุ่มโปรตอนและกลุ่มนิวตรอนและรู้อีกด้วยว่าโปรตอนมีประจุไฟฟ้าบวกในขณะที่มีนิวตรอนเป็นกลางทางไฟฟ้​​า อย่างไรก็ตามข้อเท็จจริงเหล่านี้ดูเหมือนจะขัดแย้งซึ่งกันและกัน โดยการทำความเข้าใจทางฟิสิกส์ในเวลานั้นประจุบวกจะผลักกันเองและนิวเคลียสจึงควรจะขาดเป็นเสี่ยง ๆ แต่สิ่งนี้ก็ยังไม่เคยพบเห็น ฟิสิกส์ใหม่จึงเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อที่จะอธิบายปรากฏการณ์นี้ นิวเคลียสของอะตอม
นิวเคลียสที่เสถียรมีค่าความหนาแน่นโดยประมาณ และดังนั้นรัศมีของนิวเคลียร์ R สามารถประมาณได้จากสูตรดังต่อไปนี้ พลังงานยึดเหนี่ยว
ในระดับนิวเคลียส พลังงานยึดเหนี่ยวก็เท่ากับพลังงานที่ถูกใช้ปลดปล่อยให้เป็นอืสระเมื่อนิวเคลียสหนึ่งถูกสร้างขึ้นจากนิวคลีออนหรือนิวเคลียสอื่น ๆ พลังงานยึดเหนี่ยวนิวเคลียส () นี้(หมายถึงพลังงานยึดเหนี่ยวของนิวคลีออนทั้งหลายให้เป็นหนึ่งนิวไคลด์) ได้มาจาก'แรงนิวเคลียส' (ปฏิสัมพันธ์ที่เหลือค้างอย่างแรง)และเป็นพลังงานที่ต้องใช้เพื่อแยกนิวเคลียสหนึ่งให้แตกออกเป็นนิวตรอนและโปรตอนอิสระในจำนวนที่เท่ากันกับที่พวกมันถูกยึดเหนี่ยวกันไว้ โดยที่นิวคลีออนเหล่านั้นจะต้องมีระยะห่างจากกันเพียงพอที่จะไม่ทำให้แรงนิวเคลียร์สามารถทำให้อนุภาคเหล่านั้นมีปฏิสัมพันธ์ต่อกันอีกต่อไป 'มวลส่วนเกิน' เป็นแนวคิดที่สัมพันธ์กันที่เปรียบเทียบเลขมวลของนิวเคลียสหนึ่งกับมวลที่วัดได้อย่างแท้จริงของมัน นิวเคลียสของอะตอม
นิวเคลียส ของอะตอม () เป็นพื้นที่ขนาดเล็กที่หนาแน่นในใจกลางของอะตอม ประกอบด้วยโปรตอน และนิวตรอน (สำหรับอะตอมของไฮโดรเจนธรรมดา นิวเคลียสมีแต่โปรตอนเท่านั้น ไม่มีนิวตรอน) นิวเคลียสถูกค้นพบในปี 1911 โดยเออร์เนสต์ รัทเทอร์ฟอร์ด ที่ได้จาก'การทดลองฟอยล์สีทองของ Geiger-Marsden ในปี 1909'. หลังจากการค้นพบนิวตรอนในปี 1932 แบบจำลองของนิวเคลียสที่ประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอนได้รับการพัฒนาอย่างรวดเร็วโดย Dmitri Ivanenko และเวอร์เนอร์ ไฮเซนเบิร์ก เกือบทั้งหมดของมวลของอะตอมตั้งอยู่ในนิวเคลียสกับอยู่ในขนาดที่เล็กมากของ'เมฆอิเล็กตรอน' โปรตอนและนิวตรอนจะหลอมรวมกันเพื่อก่อตัวขึ้นเป็นนิวเคลียสด้วยแรงนิวเคลียร์ นิวเคลียส (ระบบประสาท)
คำว่านิวเคลียสในบางครั้งอาจอนุโลมหมายถึงกลุ่มของเซลล์ประสาทที่กระจายตัวเป็นบริเวณกว้างแต่สามารถระบุแยกได้ อาทิ เรติคิวลาร์นิวเคลียสของทาลามัส (reticular nucleus of the thalamus) ซึ่งเป็นชั้นบางๆ ของเซลล์ประสาทชนิดยับยั้ง (inhibitory neuron) ที่อยู่ล้อมรอบทาลามัส การจับยึดนิวตรอน
การจับยึดนิวตรอนมีบทบาทสำคัญในการสังเคราะห์นิวเคลียสโดยรังสีคอสมิกของธาตุที่หนัก ในดวงดาว มันสามารถเกิดขึ้นในสองวิธี ได้แก่ กระบวนการอย่างรวดเร็ว (r-process) หรือกระบวนการอย่างช้า (s-process) นิวเคลียสของมวลที่มากกว่า 56 ไม่สามารถเกิดขึ้นจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ความร้อนได้ (เช่นโดยนิวเคลียร์ฟิวชัน) แต่สามารถเกิดขึ้นได้โดยการจับยึดนิวตรอน นิวเคลียสของอะตอม
แบบจำลองของนิวเคลียสรุ่นแรกมองนิวเคลียสว่าเป็นหยดของเหลว () ที่กำลังหมุน ในแบบจำลองรูปแบบนี้การแลกเปลี่ยนของแรงแม่เหล็กไฟฟ้​​าระยะทำการไกลกับแรงนิวเคลียร์ระยะทำการค่อนข้างสั้นร่วมกันก่อให้เกิดพฤติกรรมที่คล้ายกับแรงตึงผิวในหยดของเหลวในขนาดที่แตกต่างกัน สูตรนี้ประสบความสำเร็จในการอธิบายถึงปรากฏการณ์ที่สำคัญมากมายของนิวเคลียสเช่นปริมาณของพลังงานยึดเหนี่ยวของพวกมันที่มีการเปลี่ยนแปลงในขณะที่ขนาดและองค์ประกอบของพวกมันมีการเปลี่ยนแปลง (ดู สูตรมวลกึ่งเชิงประจักษ์) แต่มันก็ไม่ได้อธิบายถึงความมั่นคงพิเศษที่เกิดขึ้นเมื่อนิวเคลียสมี "เลขมายา" พิเศษของโปรตอนหรือนิวตรอน พอนส์
ภายในพอนส์มีนิวเคลียสทำหน้าที่ถ่ายทอดสัญญาณจากสมองส่วนหน้าลงมายังซีรีเบลลัม และยังมีนิวเคลียสที่ทำหน้าที่หลักในการนอนหลับ การหายใจ การกลืน การควบคุมการขับถ่ายปัสสาวะ การได้ยิน การรักษาสมดุล การรับรส การกลอกตา การแสดงสีหน้า การรับความรู้สึกบริเวณใบหน้า และท่าทาง นอกจากนี้ในพอนส์ยังมีศูนย์ควบคุมการหายใจ (pneumotaxic center) ซึ่งเป็นนิวเคลียสในพอนส์ทำหน้าที่ควบคุมการเปลี่ยนจังหวะจากหายใจเข้าเป็นหายใจออก พอนส์ยังมีศูนย์ที่ทำให้ร่างกายหยุดเคลื่อนไหวในขณะนอนหลับ และมีบทบาทในการฝัน อะตอม
มีความเป็นไปได้ที่นิวเคลียสของอะตอมที่มีหมายเลขอะตอมต่ำซึ่งมีจำนวนโปรตอนกับนิวตรอนต่างกัน จะลดสถานะพลังงานต่ำลงจากการสลายตัวของสารกัมมันตรังสี อันทำให้จำนวนโปรตอนกับนิวตรอนเกือบจะเท่ากัน ผลที่เกิดขึ้นทำให้อะตอมที่มีจำนวนโปรตอนกับนิวตรอนเกือบเท่ากันนั้นมีภาวะเสถียรขึ้นและไม่สลายตัว อย่างไรก็ดี ยิ่งหมายเลขอะตอมสูงขึ้น แรงผลักระหว่างโปรตอนก็จะยิ่งทำให้สัดส่วนนิวตรอนที่ต้องมีเพื่อรักษานิวเคลียสให้เสถียรต้องเพิ่มจำนวนมากขึ้น ทำให้แนวโน้มเปลี่ยนแปลงไป ด้วยเหตุนี้จึงไม่มีนิวเคลียสที่เสถียรซึ่งมีจำนวนโปรตอนและนิวตรอนเท่า ๆ กันที่หมายเลขอะตอมมากกว่า Z = 20 (แคลเซียม) ยิ่ง Z มีจำนวนมากขึ้นไปสู่นิวเคลียสธาตุหนัก สัดส่วนนิวตรอนต่อโปรตอนที่ต้องมีเพื่อความเสถียรจะยิ่งเพิ่มขึ้นไปที่ประมาณ 1.5[52] ปฏิกิริยานิวเคลียร์
ในการกระทบกันครั้งแรกซึ่งจะเริ่มปฏิกิริยา อนุภาคต้องวิ่งเข้าหากันอย่างใกล้ชิดพอเพื่อให้แรงช่วงสั้นสามารถจะส่งผลต่อกัน เนื่องจากอนุภาคนิวเคลียร์ที่พบมากที่สุดจะมีประจุเป็นบวก ซึ่งหมายความว่าพวกมันจะต้องเอาชนะแรงผลักไฟฟ้าสถิตแรงสูงก่อนที่ปฏิกิริยาจะสามารถเริ่มต้นขึ้น แม้ว่านิวเคลียสเป้าหมายเป็นส่วนหนึ่งของอะตอมที่เป็นกลาง อนุภาคอื่น ๆ จะต้องเจาะลึกไปไกลกว่าเมฆอิเล็กตรอนและเข้าไปใกล้กับนิวเคลียสซึ่งมีประจุบวก ดังนั้นอนุภาคดังกล่าวจะต้องถูกเร่งความเร็วตั้งแต่แรกให้มีพลังงานที่สูง ตัวอย่างเช่น โดย: เครื่องปฏิกรณ์ความร้อนนิวตรอน
เครื่องปฏิกรณ์ความร้อนนิวตรอน () คือ เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบใช้ช้าหรือความร้อนนิวตรอน ("ความร้อน" ที่นี้ไม่ได้หมายความถึงความร้อนในทางความรู้สึกจริง แต่หมายถึงในทางสภาพสมดุลทางความร้อนด้วยปฏิกิริยาระดับกลางของเชื้อเพลงเครื่องปฏิกรณ์ ตัวหน่วงความเร็ว และโครงสร้าง ซึ่งมีพลังงานต่ำกว่านิวตรอนเร็วที่เป็นผลิตภัณฑ์ขั้นต้นของการแบ่งแยกนิวเคลียส (ฟิชชัน)) อะตอม
ตามความเข้าใจในปัจจุบัน อะตอมเป็นวัตถุขนาดเล็กที่มีมวลน้อยมาก เราสามารถสังเกตการณ์อะตอมเดี่ยว ๆ ได้โดยอาศัยเครื่องมือพิเศษ เช่น กล้องจุลทรรศน์แบบส่องกราดในอุโมงค์ มวลประมาณ 99.9% ของอะตอมกระจุกรวมกันอยู่ในนิวเคลียส[note 1] โดยมีโปรตอนและนิวตรอนเป็นมวลที่เหลือประมาณเท่า ๆ กัน ธาตุแต่ละตัวจะมีอย่างน้อยหนึ่งไอโซโทปที่มีนิวเคลียสซึ่งไม่เสถียรและเกิดการเสื่อมสลายโดยการแผ่รังสี ซึ่งเป็นสาเหตุให้เกิดการแปรนิวเคลียสที่ทำให้จำนวนโปรตอนและนิวตรอนในนิวเคลียสเปลี่ยนแปลงไป[4] อิเล็กตรอนที่โคจรรอบอะตอมจะมีระดับพลังงานที่เสถียรอยู่จำนวนหนึ่งในลักษณะของวงโคจรอะตอม และสามารถเปลี่ยนแปลงระดับไปมาระหว่างกันได้โดยการดูดซับหรือปลดปล่อยโฟตอนที่สอดคล้องกับระดับพลังงานที่ต่างกัน อิเล็กตรอนเหล่านี้เป็นตัวกำหนดคุณสมบัติทางเคมีของธาตุ และมีอิทธิพลอย่างมากต่อคุณสมบัติทางแม่เหล็กของอะตอม บิกแบงนิวคลีโอซินทีสิส
ในการศึกษาจักรวาลวิทยาเชิงกายภาพ บิกแบงนิวคลีโอซินทีสิส (; BBN) หรือ นิวคลีโอซินทีสิสเริ่มแรก เป็นการอธิบายถึงกระบวนการกำเนิดนิวเคลียสต่างๆ นอกเหนือไปจากนิวเคลียสของ H-1 (เช่น ไอโซโทปแสงของไฮโดรเจน ซึ่งนิวเคลียสประกอบด้วยโปรตอนเดี่ยว) ระหว่างช่วงยุคต้นของการเกิดเอกภพ นิวคลีโอซินทีสิสแรกเริ่มนี้เกิดขึ้นในเวลาไม่กี่นาทีหลังจากเกิดบิกแบง เชื่อกันว่าเป็นต้นเหตุของการก่อตัวของไอโซโทปธาตุหนักของไฮโดรเจน ที่รู้จักกันในชื่อ ดิวเทอเรียม (H-2 หรือ D), ฮีเลียมไอโซโทป He-3 และ He-4, และ ลิเทียมไอโซโทป Li-6 และ Li-7 นอกจากนิวเคลียสที่เสถียรเหล่านี้ ยังมีพวกที่ไม่เสถียรอยู่ด้วย หรือพวกไอโซโทปกัมมันตรังสี (Radionuclide) เช่น ทริเทียม H-3, เบอริลเลียม Be-7 และ เบอริลเลียม Be-8 ไอโซโทปที่ไม่เสถียรเหล่านี้อาจเสื่อมสลายไปหรือรวมตัวเข้ากับนิวเคลียสอื่นๆ และกลายเป็นหนึ่งในบรรดาไอโซโทปเสถียร นิวเคลียสมีหาง
โดยประวัติแล้ว ปมประสาทฐาน (basal ganglia) โดยรวมๆ มีบทบาทในการควบคุมการเคลื่อนไหว
และโดยเป็นส่วนหนึ่งของปมประสาทฐาน นิวเคลียสมีหางในยุคแรกๆ ได้รับการสันนิษฐานว่ามีบทบาทหลักในการควบคุมการเคลื่อนไหวภายใต้อำนาจจิตใจ (หรือโดยสมัครใจ) แต่ในเร็วนี้ๆ งานวิจัยได้แสดงว่า นิวเคลียสมีหางมีบทบาทอย่างสำคัญในการเรียนรู้และความทรงจำ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเกี่ยวกับการประมวลฟี้ดแบ็กที่ได้รับ 
คือว่า โดยทั่วๆ ไป การทำงานทางประสาทจะปรากฏในนิวเคลียสมีหางเมื่อบุคคลนั้นกำลังรับฟี้ดแบ็ก ผู้มีภาวะ hyperthymesia ปรากฏว่ามีขนาดของนิวเคลียสมีหางและสมองกลีบขมับที่ใหญ่กว่าปกติ การหลอมนิวเคลียส
การหลอมนิวเคลียส () ในทางฟิสิกส์นิวเคลียร์ เป็นปฏิกิริยานิวเคลียร์อย่างหนึ่งที่นิวเคลียสของอะตอมหนึ่งตัวหรือมากกว่าเข้ามาอยู่ใกล้กัน แล้วชนกันที่ความเร็วสูง รวมตัวกันกลายเป็นนิวเคลียสของอะตอมใหม่ที่หนักขึ้น ในระหว่างกระบวนการนี้ มวลของมันจะไม่เท่าเดิมเพราะมวลบางส่วนของนิวเคลียสที่รวมต้วจะถูกเปลี่ยนไปเป็นพลังงานโปรตอน  นิวคลีออน
นิวคลีออน () คือหนึ่งในหลายอนุภาคที่ประกอบขึ้นเป็นนิวเคลียสของอะตอม นิวเคลียสของอะตอมแต่ละตัวประกอบด้วยนิวคลีออนหนึ่งตัวหรือมากกว่านั้น ดังนั้นอะตอมแต่ละตัวจึงประกอบด้วยกลุ่มของนิวคลีออนที่ล้อมรอบด้วยอิเล็กตรอนหนึ่งตัวหรือมากกว่านั้น นิวคลีออนมีอยู่ 2 ประเภทคือนิวตรอน และโปรตอน เลขมวลของไอโซโทปอะตอมหนึ่งๆ จะมีค่าเท่ากันกับจำนวนของนิวคลีออนของไอโซโทปอะตอมนั้นๆ ด้วยเหตุนี้ เราจึงสามารถใช้เลขนิวคลีออนแทนที่เลขมวลหรือเลขมวลอะตอมซึ่งเป็นที่นิยมใช้กันอย่างกว้างขวางก็ได้ เยื่อหุ้มนิวเคลียส
เยื่อหุ้มชั้นในติดต่อกับ nuclear lamina ซึ่งเป็นเครือข่ายของอินเตอร์มิเดียตฟิลาเมนต์ที่ประกอบด้วยลามินหลายชนิด (A, B1, B2, และ C) ลามินทำหน้าที่เป็นตำแหน่งที่โครโมโซมมาเกาะ และทำให้โครงสร้างของนิวเคลียสอยู่ตัว ช่องว่างระหว่างเยื่อหุ้มสองชั้น เรียกว่า perinuclear space (หรือ perinuclear cisterna, NE Lumen) กว้างประมาณ 20 - 40 nm ฟิสิกส์นิวเคลียร์
นิวเคลียสเป็นสิ่งที่ยังไม่เป็นที่เข้าใจทางทฤษฏี เพราะมันประกอบไปด้วยอนุภาคจำนวนมาก (เช่น โปรตอน และนิวตรอน) แต่ไม่มีขนาดใหญ่พอที่จะอธิบายลักษณะได้ถูกต้องเหมือนอย่างผลึก จึงมีการใช้แบบจำลองของนิวเคลียสซึ่งใช้ศึกษาพฤติกรรมทางนิวเคลียร์ส่วนใหญ่ได้ โดยอาจใช้เป็นวิธีการเดียวหรือร่วมกับวิธีการอื่น ๆ นิวเคลียสของอะตอม
สาขาวิชาฟิสิกส์ที่เกี่ยวข้องกับการศึกษาและความเข้าใจเกี่ยวกับนิวเคลียสของอะตอมรวมทั้งองค์ประกอบของมันและแรงที่ผูกมัดมันไว้ด้วยกันจะเรียกว่าฟิสิกส์นิวเคลียร์ หรือฟิสิกส์ของนิวเคลียส นิวเคลียสของอะตอม
รัศมีของนิวเคลียส ("R") ถูกพิจารณาว่าเป็นหนึ่งในปริมาณพื้นฐานที่ทุกแบบจำลองจะต้องคาดการณ์เอา สำหรับนิวเคลียสที่เสถียร (ไม่ใช่นิวเคลียสที่มีรัศมีหรือนิวเคลียสบิดเบี้ยวอื่น ๆ ที่ไม่เสถียร) รัศมีของนิวเคลียสจะมีค่าโดยประมาณเป็นสัดส่วนกับรากที่สามของเลขมวล ("A") ของนิวเคลียสและโดยเฉพาะอย่างยิ่งในนิวเคลียสที่มีนิวคลีออนจำนวนมาก เมื่อพวกมันจัดเรียงตัวแบบทรงกลมมากขึ้น: การเจริญของประสาทในมนุษย์
เซลล์ตั้งต้นของเซลล์ประสาทเพิ่มจำนวนในบริเวณโพรงสมองของนีโอคอร์เท็กซ์ (neocortex) ที่กำลังเจริญ เซลล์หลังไมโทซิสแรก ๆ ย้ายที่เพื่อสร้างพรีเพลต (preplate) ซึ่งสุดท้ายกลายเป็นเซลล์กะคัล-เรตเซียส (Cajal-Retzius cell) และเซลล์ประสาทใต้แผ่น (subplate) เซลล์เหล่านี้ย้ายที่โดยการเคลื่อนย้ายร่าง (somal translocation) เซลล์ประสาทที่ย้ายที่ด้วยการเคลื่อนที่วิธีนี้มีสองขั้วและยึดขอบส่วนยื่นนำกับเยื่อเพีย จากนั้น ร่าง (soma) จะถูกเคลื่อนไปยังผิวเยื่อเพียโดยนิวคลีโอคีนิซิส (nucleokenisis) อันเป็นกระบวนการซึ่ง "กรง" ไมโครทิวบูลรอบนิวเคลียสยืดออกแล้วหดตัวโดยสัมพันธ์กับเซนโทรโซมเพื่อชี้นำนิวเคลียสไปยังจุดหมายสุดท้ายของมัน ใยรัศมี (หรือเรียก เกลียรัศมี) สามารถเคลื่อนย้ายไปยังแผ่นเปลือกและเปลี่ยนสภาพเป็นแอสโทรไซต์ (astrocyte) หรือเซลล์ประสาทได้ การเคลื่อนย้ายร่างสามารถเกิดได้ทุกเมื่อระหว่างการเจริญ ฟิสิกส์นิวเคลียร์
กับการค้นพบนิวตรอน นักวิทยาศาสตร์ในที่สุดก็สามารถคำนวณสิ่งที่เป็นส่วนย่อยของพลังงานยึดเหนี่ยวที่แต่ละนิวเคลียสมีอยู่ จากการเปรียบเทียบมวลของนิวเคลียสกับมวลของโปรตอนและนิวตรอนที่ประกอบเป็นนิวเคลียสขึ้นมา ความแตกต่างระหว่างมวลของนิวเคลียสจะถูกคำนวณในลักษณะนี้และ เมื่อปฏิกิริยานิวเคลียร์ถูกวัด ถูกพบว่าเป็นไปตามการคำนวณของ Einstein ของความเท่าเทียมกันของมวลและพลังงานภายใน 1% ณ ปี 1934 พลังงานนิวเคลียร์
พลังงานนิวเคลียร์ (English: Nuclear Power or Nuclear Energy) เป็นพลังงานรูปแบบหนึ่งที่ได้จากการคายความร้อนในปฏิกิริยานิวเคลียร์[1] เพื่อประโยชน์ในการสร้างความร้อนและผลิตไฟฟ้า. นิวเคลียร์ เป็นคำคุณศัพท์ของคำว่า นิวเคลียส ซึ่งเป็นแก่นกลางของอะตอมธาตุ ซึ่งประกอบด้วยอนุภาคโปรตอน และนิวตรอน ซึ่งยึดกันได้ด้วยแรงของอนุภาคไพออน รหัสพันธุกรรมเริ่มต้น
หลักการที่เรียกว่า ธรรมชาติ หลักเกณฑ์กลางสำหรับชีววิทยาโมเลกุล (Central dogma of molecular biology) ซึ่งอธิบายกลไกของการทรานสเลชัน จาก เอนไซม์ ไปเป็นโปรตีน ลำดับเบสที่เฉพาะของดีเอ็นเอทำหน้าที่เป็นแม่แบบเพื่อสังเคราะห์ N/A ด้วยกระบวนการที่เรียกว่าทรานสคริบชัน ในนิวเคลียส N/A นี้จะถูกส่งออกมายังไซโทพลาสซึม และทำหน้าที่เป็นแม่แบบในการสังเคราะห์โปรตีนที่เรียกทรานสเลชัน  เส้นประสาทอินเทอร์มีเดียท
ซุพีเรียร์ แซลิเวรี นิวเคลียส (Superior salivary nucleus) เป็นที่อยู่ของตัวเซลล์ของแอกซอนใยประสาทพาราซิมพาเทติกภายในเนอร์วัส อินเทอร์มีเดียส ใยประสาทเหล่านี้จะไปถึงปมประสาทเจนิคิวเลตแต่ยังไม่ไซแนปส์ ใยประสาทก่อนไซแนปส์ของพาราซิมพาเทติก (preganglionic parasympathetic fibers) บางส่วนจะอยู่ในเส้นประสาทเกรทเทอร์ พีโทรซัล (greater petrosal nerve) และออกจากปมประสาทเจนิคิวเลต แล้วต่อจากนั้นจึงไปไซแนปส์กับปมประสาทเทอริโกแพลาทีน (pterygopalatine ganglion) เซลล์ประสาทหลังไซแนปส์จะส่งแอกซอนพาราซิมพาเทติกไปเลี้ยงต่อมน้ำตา นิวตรอน
นิวตรอน (English: neutron) เป็น อนุภาคย่อยของอะตอม ตัวหนึ่ง มีสัญญลักษณ์ n หรือ n0 ที่ไม่มี ประจุไฟฟ้า และมีมวลใหญ่กว่ามวลของ โปรตอน เล็กน้อย โปรตอนและนิวตรอนแต่ละตัวมีมวลประมาณหนึ่งหน่วย มวลอะตอม โปรตอนและนิวตรอนประกอบกันขึ้นเป็น นิวเคลียส ของหนึ่งอะตอม และทั้งสองตัวนี้รวมกันเรียกว่า นิวคลีออน[1] คุณสมบัติของพวกมันถูกอธิบายอยู่ใน ฟิสิกส์นิวเคลียร์ นิวตรอน
จากแบบจำลองมาตรฐานของฟิสิกส์อนุภาค นิวตรอนประกอบไปด้วยอัพควาร์ก 1 ตัว ซึ่งมีประจุไฟฟ้า + e และดาวน์ควาร์ก 2 ตัว แต่ละตัวมีประจุไฟฟ้า - e รวมกันเป็น - e ซึ่งหักล้างกับประจุไฟฟ้าของอัพควาร์กพอดี นิวตรอนจึงมีประจุไฟฟ้าเป็นศูนย์ เมื่ออยู่นอกนิวเคลียส นิวตรอนอิสระจะมีชีวิตอยู่ได้เพียง 885.7±0.8 วินาที (14 นาทีกับ 46 วินาที) เท่านั้น ส่วนครึ่งชีวิตของมันอยู่ที่ 613.9±0.8 วินาที (10 นาที 14 วินาที) กลุ่มนิวเคลียส pulvinar
โดยทั่ว ๆ ไป pulvinar แบ่งออกเป็น ส่วนหน้า (anterior) ส่วนล่าง (inferior) ส่วนข้าง (lateral) และส่วนใน (medial) แต่ละส่วนมีนิวเคลียสหลายกลุ่มpulvinar มีความสำคัญแตกต่างกันในสัตว์ต่าง ๆ กัน เช่น หนูแทบจะไม่มีเขตนี้เลย และแมวมีเขตนี้แต่เล็ก จึงมีการพิจารณาว่าอยู่ในกลุ่มของ lateral posterior-pulvinar complex ซึ่งเป็นกลุ่มนิวเคลียสของทาลามัสด้านข้างส่วนหลัง (lateral posterior thalamic nucleus) 
ส่วนในมนุษย์ pulvinar เป็นส่วนที่มีขนาด 40% ของทาลามัสทั้งหมด จึงเป็นกลุ่มนิวเคลียสที่ใหญ่ที่สุดในทาลามัส เซลล์เกลีย
เซลล์เกลีย () หรือ นิวโรเกลีย () หรือ เกลีย () เป็นเซลล์ที่ไม่ใช่เซลล์ประสาทซึ่งทำหน้าที่หลากหลายในระบบประสาท เช่น ช่วยเกื้อหนุนค้ำจุนเซลล์ประสาท เป็นแหล่งอาหาร รักษาภาวะธำรงดุล (homeostasis) สร้างเยื่อไมอีลินห่อหุ้มแอกซอน และการถ่ายทอดสัญญาณ เป็นต้น จำนานเซลล์เกลียมีมากกว่าจำนวนเซลล์ประสาทถึง 10 เท่าตัว ไนโตรจีนัสเบส
ไนโตรจีนัสเบส () ที่เป็นส่วนประกอบของกรดนิวคลีอิกเป็นเบสอินทรีย์ที่เป็น Heterocyclic aromatic ring สร้างขึ้นจากอะตอมของคาร์บอนและไนโตรเจน ไนโตรจีนัสเบสมี 2 ประเภท คือ พิวรีน ได้แก่ อะดีนีน (A), กวานีน (G) และไพริมีดีน ได้แก่ ไซโตซีน (C), ไทมีน (T) ซึ่งพบเฉพาะในดีเอ็นเอ และยูราซิล (U) ซึ่งพบเฉพาะในอาร์เอ็นเอ เบสเหล่านี้ทำให้กรดนิวคลีอิกมีคุณสมบัติในการดูดกลืนแสงอัลตราไวโอเลตได้ที่ความยาวคลื่น 260-280 นาโนเมตร ยูแคริโอต
การแบ่งเซลล์ในยูแคริโอตแตกต่างจากสิ่งมีชีวิตที่ไม่มีนิวเคลียส (โพรแคริโอต) มีกระบวนการแบ่งตัวสองประเภท คือ ไมโทซิสและไมโอซิส ไมโทซิสเป็นการที่เซลล์หนึ่งแบ่งตัวได้เซลล์ที่มีพันธุกรรมเหมือนกันสองเซลล์ ในไมโอซิสซึ่งจำเป็นในการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ เซลล์ดิพลอยด์หนึ่ง (ซึ่งมีโครโมโซมสองชุด ชุดหนึ่งมาจากพ่อ อีกชุดหนึ่งมาจากแม่) มีการจับคู่โครโมโซมจากพ่อแม่แต่ละคู่ใหม่ แล้วผ่านการแบ่งเซลล์อีกสองขั้นตอน จนได้เซลล์แฮพลอยด์สี่เซลล์ (เซลล์สืบพันธุ์) เซลล์สืบพันธุ์แต่ละเซลล์มีโครโมโซมชุดเดียว ซึ่งเป็นการผสมโครโมโซมจากพ่อแม่คู่เดียวกัน พีคโคเฮียเรนซ์
พีคโคเฮียเรนซ์ เป็นการทำการทดลองวัดอัตราการผ่อนคลายสปินของนิวเคลียสเมื่อมีอันตรกิริยากับแลตทิซ (Nuclear spin-lattice relaxation rate,1/T1) เทียบกับอุณหภูมิในตัวนำยวดยิ่ง โดยพบว่าในตัวนำยวดยิ่งแบบดั้งเดิมจะมีพีคหรือบริเวณที่มีค่ามากกว่าปกติเกิดขึ้นที่อุณหภูมิต่ำกว่าอุณหภูมิวิกฤต ลักษณะพีคนี้ถูกเรียกว่า "พีคโคเฮียเรนซ์"(Coherence peak) หรือ พีคฮีเบิล-สลิชเตอร์(Hebel-Slichter peak) ซึ่งเกิดจากอันตรกิริยาการจับคู่ของอิเล็กตรอนที่มีโฟนอนเป็นตัวช่วยสำหรับตัวนำยวดยิ่งอุณหภูมิสูงมีทั้งที่สามารถวัดพีคนี้ได้และที่วัดไม่พบพีคนี้ นิวเคลียสของอะตอม
แรงแข็งแกร่งที่เหลือจะมีประสิทธิภาพในพิสัยทำการที่สั้นมาก (โดยปกติจะมีระยะเพียงไม่กี่ เฟมโตเมตร (fm) หรือ fermis; ประมาณหนึ่งหรือสองเท่าของขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางของนิวคลีออน) และทำให้เกิดแรงดึงดูดระหว่างคู่ใด ๆ ของนิวคลีออน ยกตัวอย่างเช่นระหว่างโปรตอนและนิวตรอนเพื่อด่อตัวเป็นดิวเทอรอน และระหว่างโปรตอนกับโปรตอน และนิวตรอนกับนิวตรอน นิวเคลียสของอะตอม
แบบจำลองของนิวเคลียสได้มีการนำเสนอในหลายรูปแบบเช่นกัน ในแบบจำลองเหล่านั้นนิวคลีออนทั้งหลายจะครอบครองวงโคจรเหมือน วงโคจรของอะตอม ในทฤษฎี ฟิสิกส์ของอะตอม แบบจำลองแบบคลื่นเหล่านี้จินตนาการว่าพวกนิวคลีออนจะเป็นได้อย่างใดอย่างหนึ่ง คือเป็นอนุภาคจุดที่ไม่มีขนาดในหลุมศักยภาพ หรือก็เป็นคลื่นอย่างใน "แบบจำลองออปติค" ที่โคจรแบบไร้แรงเสียดทานด้วยความเร็วสูงในหลุมศักยภาพ การสลายให้กัมมันตรังสี
การสลายให้กัมมันตรังสีมีหลายประเภท (ดูตารางด้านล่าง) การสลายหรือการสูญเสียพลังงานจากนิวเคลียส เกิดขึ้นเมื่ออะตอมที่มีนิวเคลียสประเภทหนึ่งที่เรียกว่า "นิวไคลด์รังสีพ่อแม่" () (หรือไอโซโทปรังสีพ่อแม่)) แปลงเป็นอะตอมตัวหนึ่งที่มีนิวเคลียสตัวหนึ่งที่อยู่ในสถานะที่แตกต่างกัน หรือที่มีนิวเคลียสตัวหนึ่งที่มีจำนวนโปรตอนและนิวตรอนที่แตกต่างกัน ผลิตภัณฑ์นี้เรียกว่า"นิวไคลด์ลูก" () ในการสูญสลายบางครั้ง นิวไคลด์ของพ่อแม่และของลูกมีองค์ประกอบทางเคมีที่แตกต่างกัน จึงเป็นผลให้กระบวนการสลายตัวทำการผลิตอะตอมของธาตุที่แตกต่างกัน กระบวนการนี้เรียกว่า การแปรนิวเคลียส () อนุภาคย่อยของอะตอม
เคมีศาสตร์มีความกังวลตัวเองเกี่ยวกับวิธีการที่อิเล็กตรอนที่ใช้ร่วมกันผูกกับหลายอะตอมกลายเป็นโครงสร้างเช่นผลึกและโมเลกุล ฟิสิกส์นิวเคลียร์จะเกี่ยวข้องกับวิธีการที่โปรตอนและนิวตรอนจัดเรียงตัวพวกมันเองในนิวเคลียส การศึกษาด้านอนุภาคของอะตอม อะตอมและโมเลกุล และโครงสร้างและการมีปฏิสัมพันธ์ของพวกมัน ต้องใช้กลศาสตร์ควอนตัม กระบวนการการวิเคราะห์ที่เปลี่ยนจำนวนและชนิดของอนุภาคต้องใช้ทฤษฎีสนามควอนตัม การศึกษาเกี่ยวกับตัวอนุภาคของอะตอมเองเรียกว่าฟิสิกส์ของอนุภาค คำว่าฟิสิกส์พลังงานสูงเกือบจะพ้องกับ "ฟิสิกส์ของอนุภาค" เนื่องจากการก่อตั้งอนุภาคต้องใช้พลังงานสูง มันจะเกิดขึ้นได้เป็นผลมาจากรังสีคอสมิกหรือในเครื่องเร่งอนุภาคเท่านั้น ปรากฏการณ์วิทยาด้านอนุภาคเป็นวิชาการที่จัดระบบความรู้เกี่ยวกับอนุภาคของอะตอมที่ได้รับจากการทดลองเหล่านี้ ชีวิต
อย่างไรก็ตามเซลล์ถูกแบ่งออกเป็นสองชนิดคือ เซลล์ยูแคริโอต ( Eukaryotic cell ) และเซลล์โพรแคริโอต ( prokaryotic cell)
เซลล์ยูแคริโอต คือเซลล์ที่มีเยื่อหุ้มนิวเคลียส จึงพบนิวเคลียสในเซลล์ มีสารพันธุกรรมอยู่ภายในนิวเคลียส ได้แก่ เซลล์สิ่งมีชีวิตทั่วไปที่นอกเหนือจากพวกโพรแคริโอต เช่น โพรทิสต์ เห็ดรา พืช และสัตว์ ส่วน เซลล์โพรแคริโอต คือเซลล์ที่ไม่มีเยื่อหุ้มนิวเคลียส จึงไม่เห็นว่ามีนิวเคลียส สารพันธุกรรม(ดีเอ็นเอ)กระจายอยู่ในไซโทพลาสซึม ได้แก่ แบคทีเรีย และสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน (blue-green algae) สิ่งมีชีวิตพวก โพรแคริโอต ถูกจำแนกอยู่ในอาณาจักรมอเนอรา (Kingdom Monera) เท่านั้น การสังเคราะห์นิวเคลียส
การสังเคราะห์นิวเคลียส () คือกระบวนการในการสร้างนิวเคลียสของอะตอมใหม่ขึ้นจากนิวคลีออนเดิมที่มีอยู่ก่อนแล้ว (โปรตอนและนิวตรอน) เชื่อว่านิวคลีออนดั้งเดิมเองนั้นกำเนิดขึ้นจากการรวมตัวของควาร์ก-กลูออนพลาสมาในเหตุการณ์บิกแบงขณะที่มันมีอุณหภูมิเย็นลง 2 ล้านล้านองศา ไม่กี่นาทีหลังจากนั้น จากเพียงโปรตอนและนิวตรอนจึงได้เกิดเป็นนิวเคลียสของลิเทียมและเบอริลเลียม (ที่เลขมวล 7) แต่ก็มีเพียงจำนวนน้อยมาก จากนั้นกระบวนการฟิวชั่นจึงหยุดลงเมื่ออุณหภูมิและความหนาแน่นลดต่ำลงอย่างรวดเร็วจากการที่เอกภพขยายตัวออก กระบวนการแรกสุดของการสังเคราะห์นิวเคลียสดั้งเดิมนี้อาจเรียกชื่อว่า นิวคลีโอเจเนซิส ก็ได้ แบ็กแรล
1 เบ็กเคอเรล หมายถึง กัมมันตภาพหรือการแผ่รังสีที่เกิดจาก 1 นิวเคลียสสลายตัวใน 1 วินาที เขียนโดยย่อเป็น  นิวเคลียสของอะตอม
บทความหลัก: โครงสร้างของนิวเคลียส ปฏิกิริยานิวเคลียร์
การถ่ายโอนพลังงานไปให้กับนิวเคลียสสามารถเกิดขึ้นได้โดยการยิงด้วยกระสุนพลังงานต่ำหรือด้วยอนุภาคพลังงานสูง ทำให้เกิดพลังงานบนนิวเคลียสจำนวนมากเกินไปที่จะผูกพันอนุภาคภายในนิวเคลียสนั้นให้สามารถเกาะกลุ่มร่วมกันได้อย่างเต็มที่ ในระดับเวลาประมาณ 10 วินาที อนุภาค มักจะเป็นนิวตรอน จะถูก "ต้ม" จนแตกออก นั่นคือมันจะยังคงเกาะติดอยู่ด้วยกันจนกระทั่งพลังงานที่มากพอปรากฏขึ้นบนนิวตรอนจนมีความเข้มข้นพอที่นิวตรอนนั้นจะหลุดออกจากแรงดึงดูดที่มีร่วมกัน อนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าจะยากที่จะถูกต้มจนแตกออกอันเนื่องมาจากเครื่องกั้นของคูลอมบ์ () นิวเคลียสกึ่งผูกพันที่ถูกกระตุ้นจะถูกเรียกว่า นิวเคลียสผสม () นิวตรอน
เมื่อมีพันธะกับนิวเคลียส ความไม่เสถียรของนิวตรอนเดี่ยวจะถูกนิวเคลียสทำให้เสถียร ถ้าโปรตอนที่เพิ่มมากขึ้นทำให้เกิดปฏิกิริยากับโปรตอนตัวอื่น ๆ ในนิวเคลียสเอง แม้ว่านิวตรอนจะไม่เสถียร นิวตรอนก็ไม่จำเป็นต้องมีพันธะ สาเหตุนี้สามารถอธิบายได้ว่าทำไมโปรตอนเสถียรที่อยู่ในอวกาศจึงเปลี่ยนสภาพเป็นนิวตรอนเมื่อเกิดพันธะภายในนิวเคลียส ไกลโคไลซิส
ไกลโคไลซิส () เป็นกระบวนการปฏิกิริยาเคมีที่พบทั้งในโพรแคริโอตและยูแคริโอตโดยในยูแคริโอตนั้นพบบริเวณไซโทซอลของเซลล์ เป็นกระบวนการสังเคราะห์โมเลกุล ATP กับ NADH จากโมเลกุลของกลูโคสกล่าวโดยสรุปแล้วหนึ่งโมเลกุลของกลูโคสเมื่อผ่านกระบวนการไกลโคไลซิสแล้วได้สองโมเลกุลของ ATP, NADH และ ไพรูเวต เป็นการย่อยสลายโมเลกุลของกลูโคส (คาร์บอน 6 ตัว) ไปเป็นไพรูเวต (คาร์บอน 3 ตัว)  นิวเคลียสของอะตอม
พลังงานไม่สมมาตร () (หรือที่เรียกว่า พลังงานพอลลี). พลังงานนี้เกี่ยวข้องกับ หลักการการยกเว้นของพอลลี สมมติว่ามันไม่ได้เป็นพลังงานคูลอมบ์, รูปแบบที่เสถียรมากที่สุดของสสารนิวเคลียร์น่าจะมีจำนวนนิวตรอนเท่ากับจำนวนโปรตอน เนื่องจากจำนวนของนิวตรอนและโปรตอนที่ไม่เท่ากัน จึงเป็นการบ่งบอกถึงการเติมระดับพลังงานที่สูงกว่าสำหรับประเภทหนึ่งของอนุภาค ขณะที่ปล่อยให้ระดับพลังงานที่ต่ำกว่าว่างลงสำหรับประเภทอื่น ปฏิกิริยานิวเคลียร์
ปฏิกิริยาทั้งหลายที่เกิดกับนิวตรอนต่างๆมีความสำคัญในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์และอาวุธนิวเคลียร์ ในขณะที่ปฏิกิริยานิวตรอนที่รู้จักกันดีคือการกระเจิงของนิวตรอน (), การจับยึดนิวตรอนและนิวเคลียร์ฟิชชั่น สำหรับบางนิวเคลียสเบา (โดยเฉพาะ'นิวเคลียสแปลกแปลก') ปฏิกิริยากับนิวตรอนความร้อนส่วนใหญ่จะเป็นปฏิกิริยาแบบถ่ายโอน ดังนี้: ปมประสาทฐาน
ปมประสาทฐาน หรือ Basal ganglia หรือ basal nuclei (, ตัวย่อ BG) เป็นกลุ่มของนิวเคลียสที่อยู่ในเขตต่าง ๆ ของสมองในสัตว์มีกระดูกสันหลังที่ทำกิจหน้าที่เป็นหน่วยเดียวกัน นิวเคลียสเหล่านั้นอยู่ที่ฐานของซีรีบรัม และมีการเชื่อมต่อกันอย่างหนาแน่นกับเปลือกสมอง ทาลามัส และเขตอื่น ๆ ในสมอง
basal ganglia มีบทบาทในหน้าที่หลายอย่างรวมทั้ง การสั่งการเคลื่อนไหวใต้อำนาจจิตใจ การเรียนรู้เชิงกระบวนวิธี (procedural learning) ที่เกี่ยวข้องกับพฤติกรรมซ้ำซากหรือพฤติกรรมเป็นนิสัย เป็นต้นว่าการขบฟัน การเคลื่อนไหวของตา กิจทางประชาน (cognitive functions) และกิจที่เกี่ยวกับอารมณ์ความรู้สึก ตัวหน่วงนิวตรอน
ความน่าจะเป็นของการกระเจิงของนิวตรอนตัวหนึ่งจากนิวเคลียสจะถูกกำหนดโดยภาคตัดขวางการกระเจิง คู่แรกของการชนที่มีตัวหน่วงอาจจะมีพลังงานสูงเพียงพอที่จะกระตุ้นนิวเคลียสของตัวหน่วง การปะทะกันดังกล่าวเป็นการชนแบบไม่ยืดหยุ่น เนื่องจากบางส่วนของพลังงานจลน์จะถูกเปลี่ยนเป็นพลังงานศักย์โดยการกระตุ้นบางส่วนของเสรีภาพภภายในของนิวเคลียสเพื่อที่จะสร้างสภาวะกระตุ้น () ในขณะที่พลังงานของนิวตรอนลดลง การชนกลายเป็นแบบยืดหยุ่นเสียส่วนใหญ่ นั่นคือพลังงานจลน์และโมเมนตัมรวมของระบบ (ของนิวตรอนและของนิวเคลียส) ถูกอนุรักษ์ (พลังงานจลน์รวม=โมเมนตัมรวม) อันตรกิริยาอย่างเข้ม
ในฟิสิกส์ของอนุภาค อันตรกิริยาอย่างเข้ม เป็นกลไกที่รับผิดชอบต่อแรงนิวเคลียสอย่างเข้ม (หรือบางครั้งเรียกกันทั่วไปว่า แรงอย่างเข้ม, แรงนิวเคลียร์อย่างเข้ม, หรือ แรงสี) ที่ดึงดูดอนุภาคควาร์กมากกว่าหนึ่งตัว ให้รวมกันอยู่ในรูปของโปรตอนและนิวตรอน ซึ่งเป็นส่วนประกอบสำคัญของอะตอมได้ อันตรกิริยาอย่างเข้มเป็นหนึ่งในสี่ของแรงพื้นฐานจากธรรมชาติที่รู้จักกันดี แรงที่เหลือได้แก่ อันตรกิริยาอย่างอ่อน, แรงแม่เหล็กไฟฟ้า และ แรงโน้มถ่วง ทั้ง ๆ ที่มันจะทำงานที่ระยะห่างเพียงหนึ่งเฟมโตเมตร (10 เมตร) มันก็เป็นแรงที่เข้มที่สุด คือประมาณ 100 เท่าของแรงแม่เหล็กไฟฟ้า, หนึ่งล้านเท่าของอันตรกิริยาอย่างอ่อน และ 10 ของแรงโน้มถ่วง มันสร้างความมั่นใจในความเสถียรของสสารทั่วไป โดยการควบคุมพวกควาร์กให้รวมตัวกันเป็นอนุภาคแฮดรอน เช่นเป็นโปรตอนและนิวตรอน ซึ่งเป็นองค์ประกอบที่ใหญ่ที่สุดของมวลของสสารทั่วไป ยิ่งไปกว่านั้น ส่วนใหญ่ของมวล-พลังงานของโปรตอนหรือนิวตรอนที่พบทั่วไปจะอยู่ในรูปแบบของพลังงานสนามแรงอย่างเข้ม นั่นคือควาร์กแต่ละตัวจะมีส่วนประมาณ 1% ของมวล-พลังงานของโปรตอนเพียงหนึ่งตัวเท่านั้น เลขนิวตรอน
เลขนิวตรอน () ใช้สัญลักษณ์ N คือจำนวนของนิวตรอนที่อยู่ในนิวไคลด์หนึ่งๆ  เซลล์รับแสง
เมื่อแสงสว่างทำปฏิกิริยากับระบบส่งสัญญาณของ melanopsin, retinal ganglion cell (ตัวย่อ RGC) ที่ประกอบด้วย melanopsin ก็จะปล่อยพลังประสาทผ่านแอกซอนไปยังเป้าหมายเฉพาะต่าง ๆ ในสมอง รวมทั้งนิวเคลียส olivary pretectal nucleus (ศูนย์ที่มีหน้าที่ควบคุมรูม่านตา), lateral geniculate nucleus (ตัวย่อ LGN) และนิวเคลียส suprachiasmatic nucleus ของไฮโปทาลามัส (ซึ่งทำหน้าที่เป็นนาฬิกาหลักของระบบจังหวะรอบวัน) ตัว RGC ที่ประกอบด้วย melanopsin เชื่อกันว่ามีออกฤทธิ์ต่อนิวเคลียสเป้าหมาย โดยปล่อยสารสื่อประสาทกลูตาเมต และ pituitary adenylate cyclase activating polypeptide (PACAP) ที่ไซแนปส์ นิวเคลียสของเซลล์
โครงสร้างหลักของนิวเคลียสคือ เยื่อหุ้มนิวเคลียส (nuclear envelope) ซึ่งเป็นเยื่อสองชั้นที่หุ้มทั้งออร์แกเนลล์และทำหน้าที่แยกองค์ประกอบภายในออกจากไซโทพลาซึม (cytoplasm) อีกโครงสร้างหนึ่งคือ นิวเคลียร์ลามินา (nuclear lamina) ซึ่งเป็นโครงสร้างร่างแหภายในนิวเคลียส ทำหน้าที่เป็นโครงร่างค้ำจุน ให้ความแข็งแรงแก่นิวเคลียส คล้ายไซโทสเกลเลตอน (cytoskeleton) ภายในเซลล์ เนื่องจากเยื่อหุ้มนิวเคลียสมีลักษณะเป็นเยื่อเลือกผ่านที่โมเลกุลส่วนใหญ่ผ่านทะลุเข้าออกไม่ได้ ดังนั้นเยื่อหุ้มนิวเคลียสจึงต้องมีนิวเคลียร์พอร์ (nuclear pore) หรือช่องที่จะให้สารเคลื่อนผ่านเยื่อ ช่องเหล่านี้ทะลุผ่านเยื่อทั้งสองของเยื่อหุ้มนิวเคลียสให้โมเลกุลขนาดเล็กและไอออนเคลื่อนที่เข้าออกนิวเคลียสได้ การเคลื่อนที่เข้าออกของสารโมเลกุลใหญ่ เช่น โปรตีน ต้องมีการควบคุมและต้องใช้โปรตีนช่วยขนส่งสาร (carrier proteins นิวเคลียสของอะตอม
เส้นผ่าศูนย์กลางของนิวเคลียสอยู่ในช่วงตั้งแต่ 1.75 fm (1.75 × 10 เมตร) สำหรับไฮโดรเจน (เป็นเส้นผ่าศูนย์กลางของโปรตอนตัวเดียว) จนถึงประมาณ 15 fm สำหรับอะตอมหนักที่สุดเช่นยูเรเนียม. มิติเหล่านี้มีขนาดเล็กกว่าเส้นผ่าศูนย์กลางของอะตอมเองอย่างมาก (นิวเคลียส + เมฆอิเล็กตรอน) ซึ่งอยู่ที่ประมาณ 350,000 fm (ยูเรเนียม) จนถึงประมาณ 50,000 fm (ไฮโดรเจน) โปรตอน
โปรตอน (English: proton หรือ ภาษากรีก: πρώτον / proton = ตัวแรก) เป็น อนุภาคย่อยของอะตอม สัญลักษณ์ p หรือ p+ มีประจุไฟฟ้าเป็นบวกมีค่าประจุมูลฐาน (English: elementary charge) เท่ากับ +1e และมีมวลน้อยกว่ามวลของนิวตรอนเล็กน้อย โปรตอนและนิวตรอนแต่ละตัวมีมวลประมาณ 1 หน่วยมวลอะตอม (u) เมื่อโปรตอนและนิวตรอนอยู่รวมกันในนิวเคลียส พวกมันจะทำตัวเป็น "นิวคลีออน" ในนิวเคลียสของอะตอมใด ๆ จะพบโปรตอนอย่างน้อยหนึ่งตัว จำนวนโปรตอนในนิวเคลียสเป็นตัวกำหนดคุณสมบัติและเป็นตัวบอก เลขอะตอม ของธาตุนั้น คำว่าโปรตอนเป็นภาษากรีกแปลว่า "ตัวแรก" ชื่อนี้ถูกกำหนดให้กับนิวเคลียสของไฮโดรเจนโดยนาย Ernest Rutherford ในปี 1920 ในหลายปีก่อนหน้านั้น นายรัทเธอร์ฟอร์ดได้ค้นพบว่านิวเคลียสของไฮโดรเจน (ที่รู้กันว่าเป็นนิวเคลียสที่เบาที่สุด) สามารถสกัดดได้จากหลายนิวเคลียสของไนโตรเจนโดยการชนกัน เพราะฉะนั้น โปรตอนจึงเป็นตัวเลือกที่จะเป็นอนุภาคมูลฐานตัวหนึ่งและเป็นกล่องโครงสร้างของไนโตรเจนและนิวเคลียสของอะตอมหนักกว่าอื่น ๆ ทั้งหมด เลขมวล
เลขมวล (mass number, A), หรือ เลขมวลอะตอม หรือ เลขนิวคลีออน เป็นผลรวมของจำนวนโปรตอนและนิวตรอน (โปรตอนและนิวตรอมเรียกรวมกันว่านิวคลีออน) ในนิวเคลียสอะตอม เพราะโปรตอนและนิวตรอนต่างก็เป็นแบริออน เลขมวล A ก็คือเลขแบริออน B ของนิวเคลียสของอะตอมหรือไอออน เลขมวลจะต่างกันถ้าเป็นไอโซโทปที่ต่างกันของธาตุเคมี เลขมวลไม่เหมือนกับเลขอะตอม (Z) ที่แสดงถึงจำนวนโปรตอนในนิวเคลียสและสามารถใช้ระบุบธาตุได้ ดังนั้นค่าที่ต่างกันระหว่างเลขมวลและเลขอะตอมจะบ่งบอกถึงจำนวนนิวตรอน ("N") ในนิวเคลียส: "N=A−Z" นิวเคลียสของอะตอม
โดยที่ "A" = เลขมวลของอะตอม (จำนวนโปรตอน "Z" บวกกับจำนวนนิวตรอน "N") และ "r" = 1.25 fm = 1.25 × 10 m. ในสมการนี​​้ ค่าคงที่ "r" แตกต่างกันอยู่ 0.2 fm ขึ้นอยู่กับนิวเคลียสในคำถาม แต่มีการเปลี่ยนแปลงน้อยกว่า 20% จากค่าคงที่ เซลล์ (ชีววิทยา)
สารพันธุกรรมของพวกโปรคาริโอต จะถูกจัดอยู่ในโมเลกุลของดีเอ็นเอรูปวงกลมง่าย ๆ เช่น ดีเอ็นเอของแบคทีเรียซึ่งอยู่ในบริเวณนิวคลอยด์ (nucleoid region) ของไซโตพลาสซึม ส่วนสารพันธุกรรมของพวกยูคาริโอต จะถูกจัดแบ่งให้อยู่ในโมเลกุลที่เป็นเส้นตรงที่เรียกว่า โครโมโซม (chromosome) ภายในนิวเคลียส และยังพบว่ามีสารพันธุกรรมอื่น ๆ นอกจากในโครโมโซมในออร์แกเนลล์บางชนิด เช่น ไมโทคอนเดรียและคลอโรพลาสต์ (ดูเพิ่มเติมที่ทฤษฎีเอ็นโดซิมไบโอติก (endosymbiotic theory)) เช่น ในเซลล์มนุษย์จะมีสารพันธุกรรมในบริเวณดังนี้ในนิวเคลียส เรียกว่า นิวเคลียร์ จีโนม (nuclear genome) แบ่งเป็นโมเลกุลเส้นตรง ดีเอ็นเอ 46 เส้น หรือ 23 คู่ เรียกว่า โครโมโซม นิวเคลียส (ระบบประสาท)
ในระบบประสาทนอกส่วนกลางจะเรียกกลุ่มของเซลล์ประสาทว่า ปมประสาท (ganglion) แทน นิวเคลียสของอะตอม
อย่างไรก็ตาม มีหลายปัญหาที่เกิดขึ้นกับแบบจำลองเปลือกหอยเมื่อมีความพยายามที่จะทำให้คุณสมบัติของนิวเคลียสห่างไกลจากเปลือกหอยที่ปิด นี้ได้นำไปสู่​​การบิดเบือนรูปร่าง "หลังเฉพาะกิจ" ที่ซับซ้อนของรูปร่างของบ่อศักยภาพเพื่อให้มันใช้ได้พอดีกับข้อมูลจากการทดลอง แต่คำถามก็ยังคงอยู่ว่าการยักย้ายถ่ายเททางคณิตศาสตร์เหล่านี้จะสอดคล้องกันจริงกับการแปรรูปร่างเชิงพื้นที่ในนิวเคลียสของจริงหรือไม่ ปัญหาเกี่ยวกับแบบจำลองเปลือกหอยได้นำบางคนที่จะเสนอผลกระทบของแรงนิวเคลียสแบบสองร่างและสามร่างที่เป็นจริง () ที่เกี่ยวข้องกับกลุ่มนิวคลีออน จากนั้นก็สร้างนิวเคลียสขึ้นบนพื้นฐานนี้ สองแบบจำลองแบบกลุ่มดังกล่าวคือแบบจำลอง Close-Packed Spheron ของ Linus Pauling และแบบจำลอง 2D Ising ของ MacGregor โคม่า
เปลือกสมองเป็นส่วนของเนื้อเทาที่มีนิวเคลียสของเซลล์ประสาทรวมกันอยู่หนาแน่น มีหน้าที่ทำให้เกิดการรับรู้ นำสัญญาณประสาทสัมผัสส่งไปยังเส้นทางทาลามัส และกระบวนการอื่นๆ ของสมอง รวมถึงการคิดแบบซับซ้อน ดิวเทอเรียม
ดิวเทอเรียมมาจากภาษากรีก deuteros หมายถึง "ที่สอง" เพื่อบอกถึงอนุภาค 2 ตัวประกอบขึ้นเป็นนิวเคลียส ดิวเทอเรียมถูกค้นพบและตั้งชื่อในปี ค.ศ. 1931 โดย แฮโรลด์ ซี. อูเรย์ ซึ่งต่อมาในปี ค.ศ. 1934 อูเรย์ก็ได้รับรางวัลโนเบลสาขาเคมี การค้นพบนี้ตามด้วยการค้นพบนิวตรอนในปี ค.ศ. 1932 ซึ่งทำให้โครงสร้างนิวเคลียสของดิวเทอเรียมมีความชัดเจนขึ้น ไม่นานหลังจากการค้นพบดิวเทอเรียม อูเรย์และคนอื่นได้ผลิตตัวอย่างของน้ำชนิดหนัก ที่มีดิวเทอเรียมความเข้มข้นสูง น้ำชนิดหนักบริสุทธิ์ถูกสังเคราะห์ได้เป็นครั้งแรกในปี ค.ศ. 1933 โดย กิลเบิร์ต นิวตัน เลวิส นิวเคลียสมีหาง
นิวเคลียสมีหางตอบสนองเมื่อบุคคลประสบกับสุนทรียภาพทางตา จึงมีการเสนอว่าเป็น "ประสาทสัมพันธ์ของความรัก" (neural correlates of romantic love) R-process
R-process คือกระบวนการสังเคราะห์นิวเคลียสที่เกิดขึ้นในการยุบตัวในแกนกลางของมหานวดารา (ดูเพิ่มใน การสังเคราะห์นิวเคลียสของซูเปอร์โนวา) และในการระเบิดของอาวุธนิวเคลียร์ ซึ่งเป็นตัวการทำให้เกิดนิวเคลียสอะตอมของธาตุโลหะหนักชนิดที่มีนิวตรอนมากเป็นจำนวนมากกว่าครึ่งหนึ่งของทั้งเอกภพ คุณลักษณะของกระบวนการนี้คือการจับตัวของนิวตรอนอย่าง "รวดเร็ว" (rapid - เป็นที่มาของชื่อ r-process) ใน seed nucleus ซึ่งโดยมากจะเป็น Ni-56 กลไกการสร้างโลหะหนักที่สำคัญอีกกระบวนการหนึ่งคือ S-process ซึ่งการสังเคราะห์นิวเคลียสจะเป็นการจับตัวนิวตรอน "อย่างช้า" มักเกิดขึ้นในดาวฤกษ์ประเภท AGB กระบวนการทั้งสองนี้เป็นกระบวนการสำคัญในวิวัฒนาการทางเคมีของดาราจักรในการสร้างธาตุที่หนักกว่าเหล็ก เทคโนโลยีนิวเคลียร์
อย่างไรก็ตาม ถ้ามวลจะวิกฤตได้ก็ต่อเมื่อนิวตรอนที่ถูกหน่วงความเร็วถูกป้อนเข้าไป ดังนั้นปฏิกิริยาก็สามารถควบคุมได้ เช่นโดยการใส่เข้าไปหรือการดึงออกมาโดยตัวดูดซับนิวตรอน () นี่คือสิ่งที่ช่วยให้เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์สามารถที่จะถูกสร้างได้ นิวตรอนเร็วไม่สามารถถูกจับโดยนิวเคลียสได้โดยง่าย พวกมันจะต้องถูกชะลอความเร็ว (ให้เป็นนิวตรอนช้า) โดยทั่วไปโดยการชนกับนิวเคลียสของตัวหน่วงนิวตรอน () ก่อนที่พวกมันจะถูกจับได้อย่างง่ายดาย ในวันนี้ ประเภทนี้ของการฟิชชันเป็นที่นิยมใช้ในการผลิตไฟฟ้า การสังเคราะห์นิวเคลียสของมหานวดารา
การสังเคราะห์นิวเคลียสของมหานวดารา () คือการสร้างธาตุทางเคมีชนิดใหม่ๆ ขึ้นจากภายในมหานวดารา โดยพื้นฐานแล้วเกิดขึ้นจากการสังเคราะห์นิวเคลียสที่ระเบิดขึ้นระหว่างการเผาผลาญออกซิเจนและซิลิกอน ปฏิกิริยาฟิวชันเหล่านี้ทำให้เกิดธาตุใหม่คือ ซิลิกอน ซัลเฟอร์ คลอรีน อาร์กอน โซเดียม โพแทสเซียม แคลเซียม สแกนเดียม ไททาเนียม และ ธาตุจำพวกเหล็ก เช่น วาเนเดียม โครเมียม แมงกานีส เหล็ก โคบอลต์ นิกเกิล เป็นต้น การระเบิดของมหานวดาราแต่ละครั้งจะส่งสสารธาตุมากมายฟุ้งกระจายออกไปในมวลสารระหว่างดาว สำหรับธาตุหนักอื่นๆ (ที่หนักกว่านิกเกิล) เชื่อว่าเกิดขึ้นจากกระบวนการจับตัวของนิวตรอนในการสังเคราะห์นิวเคลียสประเภทอื่น นิวเคลียส (ระบบประสาท)
ในทางประสาทกายวิภาคศาสตร์ นิวเคลียส () หมายถึงกลุ่มของเซลล์ประสาทที่อยู่กันอย่างหนาแน่นภายในสมอง ในภาพตัดกายวิภาคบริเวณนิวเคลียสจะเป็นส่วนเนื้อเทา (gray matter) ที่ถูกรายล้อมด้วยเนื้อขาว (white matter) ซึ่งเป็นส่วนใยประสาท นิวเคลียสมีลักษณะโครงสร้างซับซ้อนประกอบด้วยเซลล์ประสาทหลายชนิดเรียงตัวกันเป็นกลุ่มหรือเป็นชั้นๆ เพื่อทำหน้าที่ร่วมกัน ในสมองของสัตว์มีกระดูกสันหลังประกอบด้วยนิวเคลียสต่างๆ มากนับร้อยนิวเคลียส  นิวเคลียส
นิวเคลียสของอะตอม (English: atomic nucleus) - ส่วนใจกลางของอะตอมของธาตุทุกชนิด ส่วนนี้ประกอบด้วยอนุภาคมูลฐานที่สำคัญ ๒ ชนิด คือ โปรตอน และ นิวตรอน (สำหรับอะตอมของไฮโดรเจนธรรมดา นิวเคลียสมีแต่โปรตอนเท่านั้น ไม่มีนิวตรอน), ส่วนที่สำคัญยิ่งของเซลล์ ลักษณะเหนียวข้นเป็นก้อนประกอบด้วยส่วนย่อย ๆ อีกหลายชนิด มักอยู่ตอนกลางของเซลล์ที่ยังอ่อนอยู่ และอาจร่นไปอยู่ริมเซลล์เมื่อแก่เข้า นิวเคลียสของเซลล์ (cell nucleus) - ออร์แกเนลล์ที่พบในเซลล์ยูแคริโอต ซึ่งเห็นได้เมื่อมองผ่านกล้องจุลทรรศน์ ในเบื้องต้นจะมีโครโมโซมของเซลล์นั้นๆ นิวเคลียส (ระบบประสาท) - กลุ่มของเซลล์ประสาทในระบบประสาทส่วนกลาง นิวเคลียสของดาวหาง (comet nucleus) - แกนแข็งในใจกลางของดาวหาง นิวเคลียสของดาราจักร (galaxy nucleus) - พื้นที่ใจกลางของดาราจักร การกระตุ้นนิวตรอน
การกระตุ้นนิวตรอน () เป็นกระบวนการที่ นิวตรอน ไปเหนี่ยวนำให้เกิดกัมมันตภาพรังสีในวัสดุ และจะเกิดขึ้นเมื่อนิวเคลียสของอะตอมจับยึดนิวตรอนอิสระ กลายเป็นนิวเคลียสที่หนักกว่าและเข้าสู่สภาวะกระตุ้น นิวเคลียสที่ถูกกระตุ้นมักจะสลายตัวทันทีโดยการเปล่ง รังสีแกมมา หรือเปล่งอนุภาคเช่น อนุภาคบีตา อนุภาคแอลฟา ผลผลิตฟิชชัน และนิวตรอน (ในนิวเคลียร์ฟิชชัน) ดังนั้นกระบวนการของการจับยึดนิวตรอน แม้ว่าจะหลังจากการสลายตัวระดับกลางใด ๆ มักจะส่งผลให้เกิดผลผลิตจากการกระตุ้นที่ไม่เสถียร นิวเคลียสกัมมันตรังสีดังกล่าวสามารถแสดงครึ่งชีวิตในพิสัยตั้งแต่เศษส่วนขนาดเล็กของหนึ่งวินาทีจนถึงหลายปี นิวเคลียสของอะตอม
แม้ว่าแบบจำลองมาตรฐานของฟิสิกส์เชื่อกันว่าสามารถอธิบายได้อย่างสมบูรณ์ถึงองค์ประกอบและพฤติกรรมของนิวเคลียสแล้วก็ตาม แต่การคาดการณ์จากทฤษฎีเกี่ยวกับพื้นที่อื่น ๆ ส่วนใหญ่ของฟิสิกส์ของอนุภาคเป็นเรื่องที่ยากกว่าเสียอีก เนื่องจากเหตุผลสองประการดังต่อไปนี้ในอดีต หลายการทดลองได้ถูกนำมาเปรียบเทียบกับแบบจำลองที่ค่อนข้างดิบที่จำเป็นอยู่แล้วว่ายังไม่สมบูรณ์ ไม่มีแบบจำลองเหล่านี้เลยที่จะสามารถอธิบายข้อมูลจากการทดลองเกี่ยวกับโครงสร้างของนิวเคลียสได้อย่างสมบูรณ์ นิวเคลียสของอะตอม
พลังงานกลุ่ม () เกิดขึ้นเมื่อมีการชุมนุมของเหล่านิวคลีออนที่มีขนาดเดียวกัน พวกมันจะเกาะกลุ่มกันเป็นปริมาณขนาดเล็กที่สุด ในแต่ละนิวคลีออนที่อยู่ด้านในจะมีจำนวนที่แน่นอนของนิวคลีออนอื่น ๆ มาติดต่อกับมัน ดังนั้นพลังงานของนิวเคลียสนี้จะเป็นสัดส่วนกับปริมาณนั้น ประจุไฟฟ้า
นอกจากคุณสมบัติทาง[[แม่เหล็กไฟฟ้า]]ที่กล่าวข้างต้นแล้ว ประจุยังเป็นคุณสมบัติที่ไม่เปลี่ยนแปลงสัมพัทธ์ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพ คือ หากอนุภาคมีประจุ q ไม่ว่าประจุนั้นจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเท่าไร ก็จะยังมีประจุ q คุณสมบัตินี้ได้รับการยืนยันโดยการแสดงให้เห็ว่า ค่าประจุในหนึ่งนิวเคลียสของฮีเลียม มี 2 โปรตอน และ 2 นิวตรอนในนิวเคลียสของฮีเลียม และเคลื่อนที่ไปมาด้วยความเร็วสูง มีค่าเท่ากับประจุของนิวเคลียส 2 นิวเคลียสของ[[ดิวเทอเรียม]] ซึ่งมีโปรตอนและนิวตรอนอย่างละหนึ่งตัวในนิวเคลียส และเคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่ต่ำกว่าที่อยู่ในนิวเคลียสของฮีเลียมมาก นิวตรอน
นิวตรอนอิสระหรือนิวตรอนอิสระใด ๆ ของนิวเคลียสเป็นรูปแบบหนึ่งของ การแผ่รังสีจากการแตกตัวเป็นไอออน ดังนั้นมันจึงเป็นอันตรายต่อชีวภาพโดยขึ้นอยู่กับปริมาณที่รับ[7] สนาม "พื้นหลังนิวตรอน" ขนาดเล็กในธรรมชาติของนิวตรอนอิสระจะมีอยู่บนโลก ซึ่งเกิดจากมิวออนรังสีคอสมิก และจากกัมมันตภาพรังสีตามธรรมชาติขององค์ประกอบที่ทำฟิชชันได้ตามธรรมชาติในเปลือกโลก[8] แหล่งที่ผลิตนิวตรอนโดยเฉพาะเช่นเครื่องกำเนิดนิวตรอน, เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เพื่อการวิจัยและแหล่งผลิตนิวตรอนแบบสปอลเลชัน (English: Spallation Source) ที่ผลิตนิวตรอนอิสระสำหรับการใช้งานในการฉายรังสีและในการทดลองการกระเจิงนิวตรอน