അണുകേന്ദ്രം സ്വച്ഛന്ദമായി വിഘടിക്കുന്നതാണ് റേഡിയോ ആക്റ്റിവത എന്ന് 1904-ൽ റഥർഫോർഡ് വ്യാഖ്യാനിച്ചു. ഈ വ്യാഖ്യാനമാണ് അണുകേന്ദ്ര ഭൗതികത്തിന്റെ ആരംഭം കുറിച്ചത്. 1930-നുശേഷം ഈ വിഷയത്തിൽ പ്രധാനമായ കണ്ടുപിടിത്തങ്ങൾ ഉണ്ടായി. റേഡിയോ ആക്റ്റിവത കൃത്രിമമായി സൃഷ്ടിച്ചതും പ്രോട്ടോൺ, ന്യൂട്രോൺ എന്നീ കണങ്ങളെ അണുകേന്ദ്രത്തിൽ കണ്ടെത്തിയതും അണുകേന്ദ്രത്തെ ഭേദിക്കുവാനും അതിന്റെ ഘടനയിൽ മാറ്റം വരുത്തുവാനുമുള്ള യാന്ത്രികോപകരണങ്ങൾ (Accelerators)[1] കണ്ടുപിടിച്ചതും അക്കൂട്ടത്തിൽപെടുന്നു. ചാർജില്ലാത്ത ന്യൂട്രോണുകളും ധനാത്മകചാർജുള്ള (+) പ്രോട്ടോണുകളും അടങ്ങിയതാണ് അണുകേന്ദ്രം. അണുസംഖ്യ കുറഞ്ഞ മൂലകങ്ങളിൽ അവ ഏകദേശം തുല്യമായിരിക്കും. ന്യൂട്രോണുകളേയും പ്രോട്ടോണുകളേയും പൊതുവായി ന്യൂക്ലിയോണുകൾ എന്ന് പറയുന്നു. ന്യൂട്രോണുകളും പ്രോട്ടോണുകളും അണുകേന്ദ്രത്തിൽ പരസ്പരം അതിശക്തമായി ബന്ധിക്കപ്പെട്ടിരിക്കയാണെന്ന ഒരു സിദ്ധാന്തവും ആവിഷ്കരിക്കപ്പെട്ടു. അണുകേന്ദ്രത്തിൽനിന്ന് ഏതെങ്കിലും ന്യൂക്ലിയോണുകൾ മാറിപ്പോകുമ്പോഴോ അവ തകർന്ന് മറ്റു മൗലികകണങ്ങൾ രൂപപ്പെടുമ്പോഴോ മാത്രമാണ് മൂലകാന്തരണങ്ങളും (transmutations)[2] വിഘടനങ്ങളും (disintegrations)[3] സംഭവിക്കുന്നത്. അണുകേന്ദ്രത്തിലെ ഘടകങ്ങൾ വേർപെടുമ്പോൾ അതിലെ ബന്ധനോർജം (binding energy)[4] മോചിപ്പിക്കപ്പെടുന്നു. അണുകേന്ദ്രവിഘടനവും (nuclear fission)[5] അണുകേന്ദ്ര സംയോജനവും (nuclear fusion)[6] അണുകേന്ദ്രഭൌതികത്തിന്റെ ഭാഗമാണ്. ഇവിടെ ദ്രവ്യം ഊർജ്ജമായി മാറുകയാണ് ചെയ്യുന്നത്.
ബന്ധനോർജം കുറവുള്ള അണുകേന്ദ്രാവസ്ഥയെപ്പറ്റി പ്രതിപാദിക്കുന്ന ശാസ്ത്രശാഖയ്ക്ക് നിമ്നോർജ-അണുകേന്ദ്രഭൌതികം (Low Energy Nuclear Physics)[7] എന്നും കൂടുതലുള്ളതിന് ഉന്നതോർജ-അണുകേന്ദ്രഭൌതികം (High Energy Nuclear Physics)[8] എന്നും പറയുന്നു. കോസ്മികരശ്മികളിൽ അധികവും വളരെയേറെ ഊർജമുള്ള പ്രോട്ടോണുകളായതിനാൽ, കോസ്മികരശ്മികളുടെ പഠനം ഉന്നതോർജ-അണുകേന്ദ്ര ഭൗതികത്തിൽപെടുന്നു. പ്രോട്ടോണുകളും ന്യൂട്രോണുകളും അണുകേന്ദ്രത്തിനകത്ത് ഏതെല്ലാംവിധത്തിൽ ക്രമീകരിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നുവെന്നും ഏതേതു ബലങ്ങളാണ് അവയെ ബന്ധിക്കുന്നതെന്നുമുള്ള പഠനമാണ് ആദ്യത്തെ വിഭാഗത്തിൽപെടുന്നത്. മൌലികകണങ്ങൾ തമ്മിലുള്ള പരസ്പര പ്രവർത്തനങ്ങളെ രണ്ടാംവിഭാഗത്തിൽ പഠനവിധേയമാക്കുന്നു.
കണങ്ങളുടെ സംസൂചകങ്ങൾ (Partical detectors),[9] യുറേനിയം ഇന്ധന റിയാക്റ്ററുകൾ (Uranium fuel Reactors),[10] കണങ്ങളുടെ ത്വരകങ്ങൾ (Partical Accelerators)[11] എന്നിവയെ പരീക്ഷണശാലയിൽ നിർമ്മിക്കാൻ കഴിഞ്ഞിട്ടുണ്ട്.
ആണവപ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങളാണ് (ന്യൂക്ലിയർ റിയാക്ഷൻ) ആണ് അണുകേന്ദ്രത്തിലെ ഘടനാമാറ്റത്തിന് നിദാനം. മൂന്നു തരത്തിലുള്ള പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങളുണ്ട്.
