Der Atomkern ist der zentrale Bestandteil eines Atoms. Er enthält Protonen und Neutronen, die zusammen Nukleonen genannt werden. Er ist winzig, etwa ein Hunderttausendstel des Atomdurchmessers, enthält aber fast die gesamte Masse. Die Anzahl der Protonen bestimmt das Element, die Anzahl der Neutronen das Isotop. Der Atomkern wird durch die starke Kernkraft zusammengehalten, die die elektrostatische Abstoßung zwischen den Protonen überwindet.

Der Atomkern wurde 1911 von Ernest Rutherford mithilfe des Goldfolienexperiments entdeckt. Er beschoss eine dünne Goldfolie mit Alphateilchen und stellte fest, dass einige zurückprallten. Das bedeutete, dass die positive Ladung in einem winzigen Volumen konzentriert und nicht im gesamten Atom verteilt war. Diese Entdeckung veränderte das Atommodell vom Rosinenkuchenmodell zum Planetensystemmodell.

Der Atomkern ist nicht statisch. Er kann radioaktiv zerfallen, Teilchen aussenden und sich in Kernspaltung aufspalten. Er kann mit anderen Atomkernen in Kernfusion verschmelzen. Diese Kernreaktionen setzen enorme Energiemengen frei, weit mehr als chemische Reaktionen. Deshalb sind Kernkraft und Atomwaffen so mächtig.

Auch der Atomkern ist ein Quantensystem. Protonen und Neutronen sind keine einfachen Kugeln. Sie bestehen aus Quarks, die durch Gluonen zusammengehalten werden. Die starke Wechselwirkung ist eine der vier fundamentalen Naturkräfte. Das Verständnis des Atomkerns ist ein zentrales Ziel der Kernphysik.