Основная масса любой единицы данного уровня - атома - более, чем на 99,9% сосредоточена в его ядре, размер которого составляет 10-13 см, то есть в 105 раз меньше размеров самого атома (10-8 см). Так, если размеры атома представить в виде футбольного поля (с диаметром 100 м), то атомное ядро будет соответствовать дробинке с диаметром лишь 1 мм. Ядра имеют сложную структуру фн. ячеек. Основными элементами, заполняющими их в качестве фщ. единиц, являются ядерные частицы подуровня Б - нуклоны: протоны и нейтроны. Их массы покоя соответственно равны 1,00812 и 1,00893 усл. единиц. Масса электронов, входящих в состав любого атома, меньше массы нуклонов почти в 2000 раз (5,5·10-6 у.е.). Частицы, промежуточные по массе между электронами и протонами и входящие в состав ядра - Мю- и Пи- мезоны - массивнее электрона в 210 и 275 раз соответственно.
Образование прочных и компактных атомных ядер из нуклонов - протонов и нейтронов - объясняется возникновением между ними ядерных сил, ядерных связей, ответственными за которые являются мезоны. Нуклоны обмениваются между собой мезонами, превращаясь поочередно то в протон, то в нейтрон, при этом протон может образовывать связи с ограниченным числом нейтронов и, наоборот, нейтрон связывается с определенным числом протонов. Поэтому устойчивость ядер зависит от числа протонов и нейтронов, заполнивших фн. ячейки структуры ядра.
Число протонов определяет величину положительного заряда ядра, что является важнейшей характеристикой атома, так как от него зависит число электронов в электронейтральном атоме и, в конечном итоге, функциональные свойства каждого атома.
Масса ядра ("массовое число атома" - A), являющаяся суммой масс всех входящих в состав ядра протонов и нейтронов, практически равна массе всего атома.
Ядра, содержащие одинаковое число протонов, могут иметь различное число нейтронов, то есть быть изотопами. Почти все химические элементы насчитывают несколько изотопов. Наиболее многочисленны изотопы (по 6-10) у элементов, имеющих заряд ядра от 40 до 56, то есть расположенных в середине периодической системы. Число устойчивых (стабильных) изотопов значительно меньше числа неустойчивых, то есть радиоактивных. Стабильность ядер зависит от числа протонов и нейтронов, входящих в их состав в качестве фщ. единиц, и от их соотношения. В структурах фн. ячеек максимально устойчивых ядер легких элементов на один протон приходится один нейтрон. По мере увеличения заряда ядра рост числа нейтронных фн. ячеек опережает рост числа протонных. В ядрах с A < 25 каждый нуклон притягивается ядерными силами ко всем остальным нуклонам, в ядрах с А = 25 - 30 ядерные силы начинают насыщаться (то есть каждый их нуклон притягивается не всеми остальными нуклонами, а лишь теми, которые его непосредственно окружают). В ядрах с А > 50 сила электрического отталкивания между протонами все заметнее противодействует силам ядерной связи. Любые два протона, находящиеся на диаметрально противоположных сторонах большого ядра, продолжают электрически взаимодейтвовать, в то время как для ядерного взаимодействия они расположены уже слишком далеко друг от друга. В самых легких ядрах, наоборот, все нуклоны находятся так близко друг от друга, что действие силы электрического отталкивания полностью нейтрализуется ядерным притяжением. Естественно, сила отталкивания в качестве функционального свойства данной структуры стремится разрушить крупные атомные ядра вопреки сдерживающему влиянию функционального свойства ядерного притяжения, и поэтому величина сил связи такого ядра будет зависеть от соотношения между этими двумя силами. У некоторых очень тяжелых ядер это равновесие весьма неустойчиво, такие ядра становятся нестабильными, стремятся к самопроизвольному распаду, то есть являются радиоактивными. Это главным образом происходит, когда в ядре образуется недостаток или избыток нейтронов. В зависимости от вида испускаемых ядром частиц различают несколько типов радиоактивного распада: протонный, позитронный, электронный и т.д.