1919-cu ildə Rezerford azot nüvəsini α-zərrəciklərlə bombardman etdikdə, oksigen atomu nüvəsinin və protonların əmələ gəlməsini müşahidə etmişdir. Bu təcrübə nüvənin mürəkkəb quruluşa malik olmasını göstərmişdir. Lakin atom nüvəinin hansı zərrəciklərdən ibarət olması məsələsi 1932-ci ildə Çedvikin neytronu kəşf etməsindən sonra həll edildi.

    Müasir təsəvvürlərə görə atom nüvəsi proton və neytronlardan təşkil olunmuşdur. Nüvə quruluşununu proton-neytron modelini 1932-ci ildə sovet alimləri İvanenko və Qapon, həmçinin onlardan xəbərsiz alman alimi Heyzenberq irəli sürmüşdür.

    Proton yüklü, neytron isə yüksüz zərrəcikdir. Elementin sıra nömrəsi protonların sayını, kütlə ədədi isə nuklonların sayını göstərir. Proton və neytron birlikdə nuklon adlandırılır.

    Nüvədə proton və neytronların qarşılıqlı təsiri nüvə qüvvələrinin mövcudluğu ilə əlaqədardır. Nüvə qüvvəsi elektromaqnit qüvvəsinə nisbətən yüz dəfələrlə güclüdür. Nüvə qüvvələri yalnız 10^-15 metr məsafədə təsir göstərir.

    Təcrübələr göstərir ki, nüvənin kütləsi, adətən onun tərkibinə daxil olan nuklonların kütlələrinini cəbri cəmindən bir qədər az olur. Nüvə ilə onu təşkil edən zərrəciklərin kütlələri arasındakı fərq kütlə defekti adlanır. Protonun kütləsi 1,0073 a.k.v. və neytronun kütləsi 1,0087 a.k.v. olduğu halda iki proton və iki neytrondan ibarət helium nüvəsinin kütləsi 4,0015 a.k.v.-dir, bu isə 0,0304 a.k.v.kütlə defekti deməkdir.

    Nüvənin nuklonlardan əmələ gəlməsi zamanı çıxan kütlə defekti kütlə ilə enerji arasındakı Eynşteyn asılılığına E=mc² əsasən müvafiq miqdarda enerji ayrılmasına səbəb olur. Nüvənin bölünmə prosesi həmçinin kütlə defektinin meydana çıxmasına səbəb olur.

    Kütlə defekti nüvədə nuklonların rabitə enerjisindən asılıdır. Hər bir nuklona düşən rabitə enerjisinə nuklonların orta rabitə enerjisi deyilir.

    İzotopların davamlılığı nüvənin davamlılığına əsaslanır. Bu baxımdan nüvələr davamlı və radioaktiv olurlar. Eyni sayda protonu və neytronu olan, lakin energetik hallarının müxtəlifliyi ilə əlaqədar olaraq, fiziki xassələrinə görə fərqlənən radioaktiv nüvələrə izomerlər deyilir.