ذرات بنیادی : شامل الکترون ٬ پروتون ٬ و نوترون است.برای ذرات بنیادی دو حالت می توان در نظر گرفت ذره ی بنیادی که تشکیل دهنده ی هسته است و یا تولید شده از هسته است. تعداد زیادی از این ذرات که در تئوری محاسبات مکانیک کوانتومی در واکنش های هسته ای کشف شدند. ذرات بنیادی را می توان به روش های مختلف بر اساس پایداری یا جرم آنها تقسیم بندی کرد: 1- ذرات انرژی 2- ذرات جرمی و از نظر پایداری 1- ذرات پایدار 2- ذرات ناپایدار . ذرات جرمی به دو دسته ی سنگین و سبک تقسیم می شوند. الکترون و پروتون ذرات پایداری هستند اما نوترون و پوزیترون ذرات نا پایداری هستند.ویا مثلا الکترون و پروتون ذرات جرمی اما فوتون γ ٬ نوترینو جرم ندارند.و همین طور گراویتون ذره ای که حامل نیروی ثقل است بدون جرم است. ذرات سبک مثل الکترون و پوزیترون و ذرات سنگین مثل پروتون و نوترون و ذرات متوسط مثل مزون ها .

اولین ذره ی زیر اتمی که کشف شد الکترون بود. دانشمندی به نام پرین در سال 1885 برای الکترون خصلت منفی پیشنهاد کرد. تامسون ثابت کرد که الکترونها یکی از اجزای ثابت تشکیل دهنده ی همه ی انواع مواد است. بار الکتریکی الکترون  4.8*10^-10          که به عنوان مقدار استاندارد برای بار الکتریکی پیشنهاد شد. الکترون ذره ی بسیار کوچکی است که شعاع  ان  2.82x10^-15 متر می باشد.

پروتون : بار الکتریکی آن  1.6x10^-19 کولن است رادرفورد اولین کسی است که پروتون را به صورت مصنوعی ساخت.واکنش مربوطه عبارت است از :  N₇¹⁴ + H₂⁴ ........>O₈¹⁷ + H₁¹

نوترون : چادویک از طریق واکنش مقابل نوترون را تولید کرد :  Be⁹₄ + He⁴₂ .........> C¹²₆ + n¹₀  نوترون خارج از هسته ناپایدار است و سریعا تجزیه می شود:  n¹₀ .........> H¹₁ +e⁰_-1 +ט

پوزیترون : در واقع ضد ذره ی یک الکترون است که عملا وجود آن در سال 1932 در اشعه ی کیهانی ثابت شد. این کار توسط Anderson انجام گرفت. جرم آن شبیه الکترون و بارش نیز همان بار الکترون با علامت مثبت است.  Sr⁸¹₃₈ ..........> Rb⁸¹₃₈ +β⁺

خود ذره ناپایدار است. در واکنش متقابل با الکترون تبدیل به انرژی می شود و فوتون ازاد می کند این فرایند واکنش انهدام نامیده می شود.  در کل در واکنش های هسته ای وقتی ذره ای باردار تشکیل می شود یک ذره ی مخالف آن هم باید وجود داشته باشد. از لحاظ تئوری وجود پوزیترون را دانشمندی به نام دیراک از طریق معادلات مکانیک موجی پیش بینی کرد.

نوترینو و انتی نوترینو : به طور تئوریک پائولی در تجزیه ی پوزیترون وجود نشر نوترینو را مسلم فرض کرده بود.پروتون .........> نوترون + پوزیترون + نوترینو               نوترون .........> پروتون + الکترون + انتی نوترینو     t_½ برای نوترون ده دقیقه است ولی در محیط آزاد(هوا به علت واکنشی که با مواد می دهد در حد 10^2- تا 10^4- می باشد. لپتن ها جزء اجرام سبک و هادرون ها شامل ذرات متوسط و سنگین هستند. هادرون ها : 1- مزون ها ( ذرات متوسط ) 2- بار یون ها ( ذرات سنگین )

هسته ی اتم : تامسون در سال 1898 نظریه ی اتمی خود را ارائه داد او تعدادی ذراتی منفی در نظر گرفت که در اطراف کره ای از بار مثبت حرکت می کنند. مدل اتمی رادرفورد : بر اساس واکنش متقابل ذره ی α با هسته های اتمی فرضیه ای درباره ی اتم ارائه داد 1- اتم شامل یک هسته ی مرکزی با بار مثبت است. 2- اندازه ی هسته ی اتم در مقایسه با اندازه ی کل اتم بسیار کوچک است. 3- الکترون ها در اطراف هسته توزیع شده اند و تعداد آنها معادل با بار مثبت هسته است. 4- بیشتر جرم اتم مربوط به هسته است و 5- فضاهای خالی زیادی در اتم وجود دارد که این فضا بین هسته و الکترون ها است. بار هسته را به چه طریق می توان به دست آورد ؟ به کمک طیف اشعه ی X که برای اولین بار دانشمندی به نام موزلی این کار را انجام داد. موزلی یک جریانی از اشعه ی کاتدی (جریانی از الکترون ها ) به یک عنصر هدف برخورد می کند در این حالت اشعه ی X تولید می شود. این اشعه ی تولید شده با استفاده از بلور پتاسیم فرو سیانید به عنوان توری پراش مورد ارزیابی و تجزیه و تحلیل قرار می دهند و بعد اشعه ی حاصل را روی صفحه ی عکاسی ثبت می کنند به این ترتیب طیف  X­ray به دست می اید. الگوی طیف اشعه ی X مستقیما به طول موج اشعه ی X مربوط است بنابراین می توانیم با توجه به مکان نسبی خطوط فرکانس های تابش مربوطه را حساب کنیم.ט=C/λ

ט=a( Z- b )²  ٫ aوb ثابتهای نسبی هستند و اینها را از طریق عدد اتمی (Z) عنصر هدف به دست می آوریم.

شعاع هسته : هسته ی اتم شکل کروی دارد علت کروی بودن آن اثر کشش سطحی آن است. شعاع مقادیر بسیار کمی دارد و در محدوده ی  10^-12 تا 10^-13 قرار می گیرد .

انرژی بستگی هسته : مقدار انرژی است که اگر هسته از نوکلئونهای خود ساخته شود آن انرژی آزاد می شود مثلا اگر لیتیم از کنار هم قرار گرفتن سه پروتون و چهار نوترون به دست آید مقداری انرژی بستگی آزاد می شود که این مقدار مربوط به تبدیل جرم به انرژی است. جرم یک اتم مربوط به ایزوتوپ پایدار همیشه کمتر از مجموع جرمهای پروتون ها نوترون ها و الکترون هایی است که اتم را می سازند این اختلاف جرم را به عنوان کاهش جرم می شناسیم که آنرا با  ΔM نشان می دهند.انرژی بستگی بیانگر میزان پایداری هسته است.