A interacção dominante entre os nucleões é  a interacção forte, de alcance 100 milhões vezes mais curto que o tamanho das moléculas e de intensidade da ordem de um milhão de vezes superior à força electromagnética. No entanto, tanto a interacção electromagnética como a interacção fraca contribuem para a determinação das propriedades nucleares. O núcleo só foi "observado" pela primeira vez por Rutherford em 1911, na sua experiencia de colisão de particulas alfa (núcleo de Hélio) com átomos de Ouro. Esta experiencia tornou-se um paradigma da Física do século XX : ainda hoje nos aceleradores modernos a ideia é a mesma --- olhar para o debris das colisões para entender a estrutura do que chocou. 

O papel crucial da Física Nuclear na Astrofísica foi reconhecido desde o trabalho inicial de Bethe, que mostrou como a energia que impede as estrelas do colapso gravitacional resulta de reacções de fusão nuclear. Posteriormente, Fowler e colaboradores desenvolveram a compreensão dos processos responsáveis pela formação dos elementos. Certas propriedades nucleares específicas, em particular as probabilidades de ocorrência de reacções,  desempenham papéis-chave na interpretação de evidências que corroboram o Big Bang, na produção de energia no nosso Sol e noutras estrelas, e em todos os processos de Nucleosíntese do Universo. Esta relação íntima é lindamente ilustrada pelo facto das propriedades do (misterioso) neutrino, serem deduzidas da interpretação teórica das experiências de reacções nucleares que estes neutrinos induzem na Terra. O destino do Universo onde vivemos, que pode ser deduzido a partir da densidade original de matéria, é um outro exemplo da informação preciosa  que o estudo das reacções nucleares pode revelar.

Avanços recentes nas capacidades experimentais de realização de feixes radioactivos (de partículas não-estáveis) permitem actualmente o estudo dos limites da estabilidade nuclear, a chamada "drip-line", a partir da qual os núcleos se partem espontaneamente, devido à energia de separação de um nucleão se anular. Nessa fronteira de estabilidade, existem certos núcleos, demasiadamante ricos em neutrões ou protões, que se formam  nas condições extremas das explosões de Supernovas, em cadeias de reacções de absorção ocorrendo a uma taxa superior à do seu declíneo radioactivo. O seu estudo no laboratório  pode trazer dados preciosos para a Astrofísica sobre a Nucleosíntese não primordial, e que se realiza nos fornos que são as Supernovas. 

Nem sempre a esfera é perfeita

Por outro lado, a compreensão da estrutura do núcleo em termos do modelo em camadas,  o modelo tradicional da Física Nuclear, segundo o qual cada nucleão vê um potencial médio criado por todos os outros, também aparece abalado nos aspectos ligados às várias rotações colectivas, vibrações e excitações que animam o núcleo . Em particular, novas técnicas de detecção ajudaram a descobrir estados correspondentes a formas que são deformadas  relativamente  à simetria esférica de modo muito mais drastico do que o anteriormente observado. Estes estados parecem ser puros e dificilmente misturáveis com os estados esféricos normais.