Los nucleones son partículas atómicas que constituyen la mayor parte de la masa de la materia. Los átomos tienen un núcleo que está formado por estas partículas, también conocidas como protones y neutrones & mash; y electrones, que orbitan el núcleo. Un átomo puede verse como un sistema solar en miniatura, con «planetas» (electrones) orbitando una «estrella» central (el núcleo). Los electrones solo tienen 1/1836 de la masa de los protones y 1/1837 de la masa de los neutrones, mientras que los neutrones y los protones tienen aproximadamente la misma masa.
Solo en raras ocasiones los nucleones se encuentran de forma independiente; por lo general, están estrechamente encerrados en el núcleo de los átomos. Se mantienen unidos por la fuerza más fuerte del universo, llamada fuerza fuerte. La fuerza fuerte es aproximadamente 100 veces más fuerte que la fuerza electromagnética, pero solo opera en distancias extremadamente pequeñas, como en un núcleo atómico. Cuando se libera su poder, al romper o fusionar núcleos atómicos, los resultados son asombrosos. Esto se conoce comúnmente como “energía nuclear” y se puede ver en la energía generada por el Sol o en el poder destructivo de una bomba atómica.
Ocasionalmente, los protones y neutrones existen de forma independiente. La desintegración radiactiva, que se encuentra en sustancias como el uranio, es un proceso mediante el cual los elementos emiten lentamente protones y neutrones en formas conocidas como radiación alfa. Esto, junto con otras formas de radiación radiactiva, puede ser perjudicial para los seres humanos. El espacio está lleno de dicha radiación, formada por partículas energéticas que viajan en línea recta a velocidades cercanas a la de la luz. Estas partículas son emitidas en pequeñas cantidades por cada estrella.
En los aceleradores de partículas, los físicos aceleran los núcleos atómicos entre sí a grandes velocidades, para destruirlos y liberar una lluvia de partículas que pueden analizarse. De esta forma se han encontrado varias partículas exóticas. Por ejemplo, en 1969, se verificó que los nucleones estaban compuestos de hecho de partículas más pequeñas, llamadas quarks, unidas por partículas mediadoras de fuerza, llamadas gluones. Antes de estos experimentos de alta energía, los quarks se habían utilizado como una construcción teórica conveniente, pero fue solo después de los experimentos que se determinó que eran, de hecho, partículas reales.