Žodis atomas yra kilęs iš graikiško žodžio atomos kuris reiškia “nedalomas”. Atomai yra tokie maži, kad bilijonas atomų tilptų ant šio sakinio gale esančio taško. Mokslininkai nustatė, kad atomo spindulys siekia 0,53 x 10-10 iki 1,5 x 10-15m. O branduolio spindulys yra nuo 1,3 x10-15 iki 9×10-15m. Norint gauti vieno centimetro skersmens Pats atomas yra sudarytas iš tankaus branduolio ir elektronų debesies. Branduolys sudaro didžiąją atomo masės dalį. Tai yra maždaug apie 99,9% viso atomo. Branduolio tankis yra nepaprastai didelis- apie(1,4- 1,8) x10-19 kg /m3. Atomo branduolys sudarytas iš protonų ir neutronų. Protonų ir neutronų dalelės turi apytiksliai vienodas mases. Už elektronus jie yra sunkesni net 1800 kartus. Protonai turi teigiamą krūvį, elektronai – neigiamą, o protonai krūvio neturi. Elektronai apie branduolį juda apibrėžtomis orbitomis. Tai vyksta dėl elektrinės traukos tarp neigiamąjį krūvį turinčių elektronų ir branduolyje esančių, teigiamą krūvį turinčių, protonų. Neigiamas elektronų krūvis neutralizuoja teigiamą protonų krūvį. Jei nebūtų neutronų dėl teigiamai įkrautų protonų stūmos jėgų branduolys suirtų. Neutronai padeda sujungti branduolio daleles.Apie atomo buvimą jau žinojo Graikų filosofas Leukipas(Leukippos; 500 – 440m. pr. Kr.) ir jo mokinys Demokritas(Demokritos; 460 – 370m. pr. Kr. ). Jie propagavo idėją, kad yra mažiausios materialiosios dalelės – atomai.1808m. anglų fizikas ir chemikas Dž. Daltonas(Dalton) iškėlė idėją, kad atomas yra mažiausia cheminio elemento dalelė, kuri skiriasi nuo kitų elementų atomų savo mase.1858m. atradus katodinius spindulius o 1896m. radioaktyviųjų medžiagų spinduliavimą, paiškėjo, kad atomas yra dalomas;jis sudarytas iš smulkesnių dalelių. Tai paneigė prieš tai vyravusią nuomonę, kad atomas yra nedalomas ir yra mažiausia dalelė.1869m. atominę medžiagos sandarą galutinai patvirtino periodinė elementų sistema, kurią sukūrė nepriklausomai vienas nuo kito vokiečių chemikas L. Mejeris(Meyer) ir rusų chemikas Dmitrijus Mendelejevas. Kaip ir Brauno teoriją.
1897m. atrasta pirmoji už atomą mažesnė dalelė, pavadinta elektronu. O 1932m. buvo atrastas neutronas.1911m. britų fizikas Ernestas Rezerfordas(1871 – 1937m.) atrado, kad kiekvienas atomas turi sunkų teigiamai įelektrintą branduolį.1922m. danų fizikas Nilsas Boras(1885 – 1962m.) už sukurtą atomo sandaros teoriją gavo fizikos Nobelio premiją. Pagal jo Boro teoriją elektronai juda aplink atomo branduolį sferiniais sluoksniais, vadinamais orbitomis.Šiuolaikinė atominė teorija teigia, kad atomas sudarytas iš branduolio, kurį sudaro protonai ir neutronai ir aplink jį skriejančių elektronų.Įsitikinus, kad atomai tikrai egzistuoja, buvo siūloma daugybė modelių jų sandarai paaiškinti. Paprasčiausias iš jų – mechaninis atomo modelis, kurį 1903m. sukūrė garsus anglų fizikas Džozefas Džonas Tomsonas(Thomson; 1856 – 1940m.). Pagal Tomsoną, atomas yra mažas rutuliukas – teigiamo krūvio debesėlis, kuriame elektronai išsidėstę kaip razinos pyrage. Toks modelis tiko paaiškinti reiškiniams, kuriuose atomo sandara nevaidino jokio vaidmens. Dabartinėje fizikoje atomo sandaros modelį pasiūlė anglų fizikas Rezerfordas. Pagal Rezerfordą, atomo centre yra teigiamai elektringas branduolys, kuriame sutelkta beveik visa branduolio masė. Atomas neutralus, todėl jo elektrono skaičius, kaip ir branduolio krūvis, lygus elemento eilės numeriui periodinėje sistemoje. Elektronai sukasi apie branduolį, kitaip jis juos prisitrauktų, nes branduolys elektronus veikia Kulono jėga. Šis modelis pavadintas Planetiniu atomo modeliu.Planetinis atomo modelis negalėjo paaiškinti atomo egzistavimo. Judėdami orbitomis, elektronai juda su pagreičiu. Pagal Maksvelio elektrodinamiką, su pagreičiu judantis elektros krūvis skleidžia elektromagnetines bangas, o tuo pačiu netenka energijos ir turi priartėti prie branduolio ir nukristi į jį. Tačiau taip neatsitinka. Atomai yra pastovūs ir nesužadinti gali egzistuoti neribotai ilgai, neskleisdami elektromagnetių. bangų. Reiškia, atomų sandarai aiškinti klasikinė fizika netinka.Paprasčiausias yra vandenilio atomas. Jis turi vieną tik vieną protoną ir vieną elektroną, tai vienintelis atomas, kuris neturi neutrono. Kitų elementų atomai turi daugiau elektronų, protonų ir neutronų bei yra sunkesni už vandenilį. Uranas yra sunkiausias gamtinis elementas. Jis turi 92 protonus tiek pat elektronų ir 146 neutronus. Sunkesni nei uranas elementai yra nestabilūs. Jų branduoliai sprogsta, nes protonus jungiančios jėgos yra silpnesnės ir nenugali teigiamųjų krūvių stūmos jėgų. Nestabilūs branduoliai gali egzistuoti tik tam tikra laiką prieš radioaktyviai skildami į labiau stabilius branduolius, esančius arčiau stabilumo linijos. Kraštinės šio nestabilių branduolių regiono sritys yra vadinamos protonų ir neutronų ribinėmis linijomis. Jos apibrežia neutronų ir protonų skaičiaus ribas, prie kurių neutronai ir protonai dar gali buti surišti stipriosios jėgos į branduolį. Šie nauji nestabiliųjų branduolių tyrinėjimai, manoma, padės geriau suprasti branduolio kaip daugelio kūnų sistemos struktūrą, sudaryta iš protonų, neutronų ir valdoma stipriosios jėgos. Tai taip pat atveria naujas galimybes studijuoti cheminių elementų kilmę bei tirti jų vaidmenį įvairiuose kataklizminiuose kosmoso reiškiniuose.
Iki šiol buvo labai nedaug žinoma apie branduolius, esančius netoli šių linijų. Tik pastaruoju metu fizikai sugebėjo sukurti tokiu branduolių srautus. Atliekant įvairias reakcijas su nestabilių branduolių srautais, galima pradėti tyrineti egzotinių branduolių savybes.3 dešimtmetyje dauguma mokslininkų manė, kad subatominės dalelės yra tik trijų rūšių ir vadino jas elektronais, protonais ir neutronais. Tačiau tik vėliau mokslininkai atlikinėdami eksperimentus ir jų metu skaldydami atomus atrado naujų subatominių dalelių. Be to nustatyta, kad kiekviena dalelė turi su ja susijusią antidalelę, kitaip tariant veidrodinį atspindį- tokį pat kaip reali dalelė. Šiuo metu mokslininkai mano, kad visos subatominės dalelės sudarytos iš dviejų rūšių- kvarkų ir leptonų. Protonai ir neutronai sudaryti iš skirtingų kvarkų rūšių o elektronai- tai leptonai.Visas atomas ir jo dalelės yra žymimi raidėmis. Protonų skaičius branduolyje žymimas raide Z, jis lygus elemento eilės numeriui D. Mendelejevo periodinėje lentelėje ir rodo branduolio krūvį, išreikšta elementariaisiais (elektrono) krūviais. Neutronų skaičius branduolyje žymimas raide N. Nustatyta, kad neutronų skaičius branduolyje didesnis arba lygus protonų skaičiui branduolyje. Protonų ir neutronų skaicių suma žymima raide A ir vadinama masės skaičiumi: A = Z + N. Atomo branduolys žymimas cheminio elemento simboliu. Jo kaireje puseje, apacioje, rašomas kruvio skaicius Z, o viršuje – masės skaičius A, pavyzdžiui, 238 92 U, tai urano branduolys, kurio protonų ir neutronų skaičiaus suma lygi 238 ir protonų skaičius lygus 92 (neutronų skaičius lygus 146 (238 – 92 = 146)).Branduolio struktūros mįslė – izotopų egzistavimas – taip pat buvo lengvai paaiškinta. Seniai buvo žinoma, kad ne visi kurio nors elemento, pavyzdžiui, chloro atomai turi tiksliai vienodą svorį, nors ir pasižymi vienodomis cheminėmis savybėmis. Vienodo krūvio skaičiaus, bet skirtingo masės skaičiaus branduoliai vadinami izotopais( izotopai gr. isos- lygus, vienodas, panašus; topus- vieta). (Branduoliai skiriasi neutronų skaičiumi). Pavyzdžiui, vandenilis turi ne vieną, o net kelis izotopus. Tai šie: protis 11H, deutris 21H arba 21D ir tritis 31H arba 31T .Šiuo metu branduolinės fizikos specialistai ypač domisi branduoline materija, pasižymincia neiprastomis savybemis. Radioaktyvių srautų fizika atveria naujas galimybes tyrinėjant branduolio struktūrą, nukleosintezę, branduolinę astrofiziką bei tikrinant fundamentaliųjų simetrijų egzistavimą gamtoje. Įvairių įrenginių, galinčių sukurti radioaktyvių branduolių srautus, konstravimas rodo didelį mokslininkų susidomėjimą radioktyviųjų branduolių fizika.