E' una scienza che si può definire "giovane" dato che storicamente i primi risultati concreti si ebbero nel 1912 grazie all'esperimento di Rutherford ed alla conseguente scoperta del nucleo stesso, fino ad allora elemento sconosciuto. L'esperimento di Rutherford segnò una svolta nella teoria atomica, confutando le precedenti teorie di Dalton e Thomson.
Nel giro di pochi anni, in uno dei periodi più importanti per la fisica dove mano a mano si andava sempre più a contraddire i principi della fisica classica, si fecero ulteriori passi avanti grazie anche alle scoperte del protone, sempre da parte dello stesso Rutherford solo sette anni più tardi, e successivamente del neutrone grazie al lavoro di Chadwick intorno al 1932.
Tuttavia, diversamente dal modello atomico, ancora oggi non esiste un unico modello nucleare in grado di spiegare tutte le proprietà del nucleo, bensì diversi modelli e teorie complementari fra loro come: il modello a goccia di liquido ed il modello a guscio, detto modello nucleare a Shell.
Alcune dei fenomeni riconducibili a tale scienza, tutt'oggi oggetto di studi per applicazioni future che possano trarre benefici all'uomo, sono: i decadimenti alfa, beta e gamma ed ovviamente le reazioni di fusione e fissione nucleare.
Nonostante la "giovane età" la fisica nucleare ha già prodotto numerosi risultati in vari settori, all'apparenza anche molto lontani fra loro, primo fra tutti in ambito energetico, forse il più immediato e comune sviluppo della fisica nucleare, ma anche in medicina ed infine in archeologia grazie alla radiodatazione al carbonio.
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