يحدث الانشطار النووي عندما تمتص نواة ثقيلة قابلة للانشطار، مثل نواة اليورانيوم ٢٣٥، نيوترونًا فتصبح غير مستقرة وتنقسم إلى نواتين أصغر، مطلقةً حرارة وإشعاعًا وعدة نيوترونات جديدة. وقد تصطدم هذه النيوترونات بنوى أخرى وتسبب انشطارها، فتتكون سلسلة من التفاعلات يمكن التحكم فيها داخل المفاعل النووي أو تركها تتسارع بصورة انفجارية.

تشمل اللبتونات الإلكترون والميون وجسيم تاو، ولكل منها نيوترينو مرافق، وتتميز هذه الجسيمات بأنها لا تخضع للتفاعل النووي القوي. أما الكواركات فتتفاعل بواسطة الغلوونات، وتحمل خاصية كمومية تسمى الشحنة اللونية، ولا تظهر منفردةً في الظروف العادية بل تتحد لتكوين البروتونات والنيوترونات وهادرونات أخرى.

انقسام نواة عنصر اليورانيوم النووي اكتُشفه الكيميائي الفيزيائي الألماني أوتو هان في ١٧ ديسمبر ١٩٣٨، وهو اكتشاف أظهر قدرة نواة اليورانيوم الثقيلة على الانشطار إلى نوى أخف مصحوبة بإطلاق طاقة وجسيمات نووية. يُعد اكتشاف انقسام نواة اليورانيوم أساسًا علميًا وتقنيًا للطاقة النووية، إذ وفّر فهماً لآلية توليد الطاقة داخل النوى وإمكانية إطلاق كميات كبيرة من الطاقة من تفاعلات الانشطار، كما كان له أثر عميق على تطوير المفاعلات النووية والأسلحة النووية لاحقًا. هذا الاكتشاف مثّل نقطة تحول في الفيزياء النووية والتطبيقات التقنية المرتبطة بتحويل الطاقة النووية إلى أشكال قابلة للاستخدام البشري.

الانشطار التلقائي ظاهرة نووية يحدث فيها انقسام نواة الذرة إلى نواتين أو أكثر دون إثارة خارجية، وتزداد احتماليتها في النظائر الثقيلة مع ازدياد العدد الذري حتى تصبح مهيمنة على آليات التحلل الأخرى مثل ألفا وبيتا؛ وهو عامل رئيسي في استقرار ونشاط النظائر الخارقة للثقل وتأثيرها في الفيزياء النووية والتطبيقات الإشعاعية.

فلورية الرنين النووي ظاهرة فيزيائية تمثل امتصاص نواة ذرية لشعاع غاما متوافق مع ترددها الذاتي ثم إعادة إشعاعه، مصحوبًا بردة عكسية حسب انحفاظ الزخم؛ تظهر بوضوح في أنوية ثقيلة وتستخدم في مطيافية أشعة غاما للتعرف على أنواع النوى عبر طيف الانبعاث.