无数的实验证实原子核确实有角动量，但在这里，我们要指出，用经典力学的陀螺转动来比喻微观世界原子或者原子核的转动，仅仅是类比而已，它们之间还是有根本区别的。宏观世界的陀螺旋转，它的角动量变化可以取任意的值，而微观世界原子核的角动量，它不能取任意的值，而只能取这些微观物质在某种特定情况下，少数的、若干固定的值，这是微观世界量子化特征。而且角动量是个矢量，即有方向性，它服从右手螺旋规则，如果我们伸出右手，则四指代表粒子旋转运动方向，拇指代表角动量的方向。原子核具有量子化的角动量，是原子核最重要的特征。
显然我们会想到，不停旋转的原子核对绕核也不停旋转运动的电子相互之间有什么影响？在研究原子光谱时，电子在不同旋转轨道之间跃迁时发出电磁波，在可见光波段，就是各种颜色的光谱。电子在绕原子核旋转的轨道中运动时，还有自身的旋转运动即自旋，就相当于地球绕太阳有公转之外，还有地球自身的自转一样。这两种旋转运动必须按矢量加法规则相加。
实验上观察到原子光谱发生劈裂的现像，即原来的一条线劈裂成几条线，这就是所谓光谱的精细结构。如果说，再进一步考虑原子核还有角动量，那么它也会对核外电子的角动量有相互作用，这样也会对光谱线产生另一种影响，这时光谱线会变得更为复杂，这就是所谓超精细相互作用。我们在无数实验中证实原子光谱确实存在超精细相互作用，这也直接证实了原子核具有角动量，原子核是处于不停地旋转运动之中。这说明了唯物主义所阐明的一切物质都是在运动变化的、运动是绝对的等一系列观点在微观世界进一步得到证实。
2.磁矩
原子核由质子、中子组成，而质子是带正电的，原子核的运动也就是一个带电物体的运动，因此它就会产生磁场。我们知道，磁是物质中一些微小的基本电荷运动的结果，无论是条形磁铁或通电线圈，都有两个磁极。两个磁极间的距离和一个磁极强度的乘积就是磁矩，任何旋转带电体都有磁矩，所以电子和原子核都有磁矩。但原子核磁矩比原子核外电子的磁矩要小一千多倍。
3.原子核的电四极矩
上面我们谈到，原子光谱的超精细结构和核磁共振都考虑原子核有磁矩，就可以得到解释。实际上，这些实验的测量值和理论计算都还存在偏差，这是为什么呢？通过许多实验可以证实这是由于原子核的电荷分布不是完全球形均匀对称分布的。恰恰相反，大多数原子核它的形状本身就是旋转椭球形状。电四极矩就是研究核电荷分布偏离球形对称情况的。
核的宇称
宇称是用来描述微观粒子（即分子、原子、原子核、基本粒子）体系所处状态特征的一个重要的物理量。我们知道，对通常的物体的机械运动，如汽车在公路上跑动，火箭在空中飞行，要描写这些宏观物体运动规律，它们所处的状态可以用牛顿力学来处理，但对我们现在研究像原子、原子核、基本粒子所谓微观的粒子运动，则一定要用量子力学来处理。而量子力学描写这些微观粒子运动状态是用波函数这个概念，波函数是微观粒子运动具有统计规律的反映。波函数常用希腊字母ψ表示它的物理意义，它的绝对值平方│ψ│2是微观粒子在时间t、空间位置（x、y、z）处出现的几率密度。显然，波函数是与空间坐标、时间等变量有关，而宇称就是反映这个描写微观粒子体系的波函数在空间坐标反演下的一种变换性质。如果波函数中所有的空间坐标都改变符号，如把原来坐标为x、y、z全部变成-x、-y、-z，这相当于一个物体在镜外和镜内的变换，或从右手坐标系变换成左手坐标系，这时波函数本身将会发生什么变化，是不是还存在镜里镜外那样的对称变换或者左手和右手那样的对称性？让我们观察一下，当：ψ（－x，－y，－z，t）＝＋ψ（x，y，z，t）
即把有关波函数空间坐标全部改变符号，然而变换后得到的波函数它的数值和符号却都不变，则我们说，这个波函数系统的宇称，是偶宇称（或者说它的宇称是正的）。通常我们用希腊文π表示宇称，这时可写π＝＋1。反之，如果坐标符号全部改变之后，虽然波函数的数值不变，但它的符号变了，即ψ（－x，－y，－z，t）＝－ψ（x，y，z，t），则我们称这个波函数系统宇称是奇宇称（或者说它的宇称是负的），即写为π＝－1。
从这里我们看到，宇称的概念是和波函数分不开的，宇称是波函数的一种特性，它可以是奇的或偶的两种性质。在宏观的物理问题中，物体由于做了对坐标原点的变换，如从右手法则变为左手法则，这里牛顿力学的第二定律由于空间坐标反演了，或者说三个坐标方向取法把它反了一下，即x′＝－x、y′＝－y、z′＝－z但客观上力和加速度方向并不改变，但和均是矢量，所以新坐标系里牛顿定律的形式还是不变，一般来说宏观物体运动规律对坐标的反演是不变的。这现像告诉我们宏观物理它的左右对称不变，这在自然界大部分现像中都可以反映出来。当我们对着镜子看到自己的映象，像与自己完全相似，只是像的左边变成我们的右边，而像的右边变成我们的左边，无论我们在任何时候做任何事情，如举起榔头敲打钉子，这个过程在镜子里面也同样存在，只不过左右对称地作了变换。
凡是符合镜像对称的现像规律，我们说这过程宇称是守恒的，一般来说在孤立体系中宇称绝不会从偶性宇称变为奇性宇称，或者是从奇性宇称变为偶性宇称，这就是宇称守恒规律。宇称守恒是物理规律镜像反演不变的一种表述，也是物理规律左右对称性的一种反映，描写原子核不同状态的波函数宇称是奇是偶是固定不变的，它和组成这原子核的各个核子的轨道角动量有很大关系。
宇称守恒的规律，在宏观物体运动中都是遵守的，所以宇称守恒长期以来一直被认为是自然界一个普遍规律。在微观粒子世界大部分运动规律中宇称也是守恒的，在某些情况下，人们发现了有不守恒的现像，如在弱相互作用β衰变过程中宇称却不守恒，这个重大现像发现是在1965年美籍学者李政道和杨振宁研究提出，并经美籍物理学家吴健雄精密的实验加以证实。宇称不守恒现像的发现过程后面还将介绍。
核力
我们已经知道原子核是由许多核子（中子、质子）组成的，而且知道其中质子是带正电荷的，那么两个质子以至许多质子在一起，为什么它们不会由于静电的斥力相互排斥而向四方飞射，而是恰恰相反，原子核却成为许多核子非常紧密相处的相对稳定的集体。原子核的密度竟然达到1014克／厘米3即每立方厘米约一亿吨，这是多么惊人的数字，如果我们这样一页纸头，全部是不带外层电子的裸原子核堆集，则它的重量是用几千个火车头也拉不动的。所以我们只能设想，一定有一个特别强大的力，把原子核束缚在一起，这力而且是相吸的，当然它一定也大得足够克服同性静电的斥力。而当两个核子相互靠得极端近的时候，它还应具有排斥作用，否则核子之间力只有吸引就可能导致核子彼此间穿透“合二而一”了。并且如果只有吸引作用的话，许多核子就要无限压缩，这也难说明核的坚固性，即它是不可压缩的。我们从普通物理学中已经知道，自然界中有两种力，一是万有引力，一是电磁相互作用力，前者是太小太小，后者前面分析过不可能使核子束缚在这样紧密的原子核中。事物发展的根本原因，不是在事物外部，而是在事物的内部，在于事物内部的矛盾性，所以我们猜想这种力，只能是在原子核中核子之间特有的力，我们称它为核力。核力问题是了解原子核结构和性质最关键的问题，虽然经过几十年的努力，通过实验的观察和理论的探讨，我们还只能了解到它大概的性质。
核力的主要性质有以下几点：
1.短程
由实验得出两个核子只有在距离10-13厘米时，核力才起作用，而稍超过这范围，核力就极快地消失了。从前面介绍原子核半径知识我们知道，原子核的体积与质量数A成正比，这也可用来说明核力是短程。核力非但短程而且极强大，在一个中等质量数的原子核内，大约每个核子平均结合能为8.6MeV，而这时两个核子间的同性电荷斥力只有0.72MeV。可见核力足够强大到能把许多核子团聚在原子核这样一个特别稳定的集体之中。
2.与电荷无关
由实验分析知道，质子与质子之间、质子与中子之间以及中子与中子之间的核力是相同的，所以核力与相互作用着的两核子它们之中一个或者两个是否带电无关。举个例子说明，譬如说3H和3He），前者是二个中子一个质子，后者是二个质子一个中子，它们核子数都是3个，所以如果相信核力与电荷无关，那就是说它们的核力大小应该基本相近，如有差别则就只能是He核中有两个质子，因而增添了一点微小的静电库仑能而已，实际计算与实验完全证实了这一点。
3.核力是饱和交换力
核子之间随着它们之间距离增加，核力会剧烈地变小趋于零，这就决定核力只能与邻近的几个核子之间才有作用，而不是和原子核内所有核子都能起作用。各种原子核不论它核内的核子数多或者少，原子核的密度却都近似相同，所以核力是有饱和性质的。否则对核子数A大的原子核由于核子多，核力之和也大，那么它一定使核力更加强烈地相吸，它的密度也一定增大起来，这是与事实不符的。
我们知道，分子之间相互作用力也类似有这样饱和性，如液体氢，当两个氢原子结合成氢分子时，第三个氢原子就不会和它再结合了。这是由于两个氢原子所以结合成分子，是通过氢原子之间彼此交换外围的电子，而氢原子只有一个电子，所以它与邻近氢原子交换电子之后，就不会再和其他氢原子结合成分子，这就是所谓分子共价键的假说。共价键的力是由于交换电子而产生，这力是具有交换性质的，既然核力也是有饱和的性质，所以核力也是饱和的交换力。无数的实验证明核力的确具有交换性，它可以由两粒子位置的交换而产生交换力，也可以由两个核子的自族方向交换而产生交换力，或者当位置、自旋同时交换时也产生交换力。
在实验事实的归纳分析基础上，我们还了解到核力除了具有重要强相吸的作用外，当两粒子距离极近时，尚表现一定程度的斥力，而且还知道核力存在这样一个性质，即它不仅与两个核子之间矩离远近有关，而且与粒子的自旋方向和两核子之间连线的夹角有关，即所谓非有心力。
带电粒子相互作用是可以通过交换电磁场（光子）来实现，那么两个核子的相互作用是否也可以通过交换什么粒子来实现呢。1935年日本的物理学家提出，两核子可能通过交换一种比电子重二百多倍的π介子来实现，这叫核力介子理论，实验上完全证实了这个相当成功的理论。我们从这里看到，人们对物质之间力的认识是在不断地加深，它永远不会有完结的时候。
（第三节 ）原子核结构模型
原子核科学的进展，是和一大批富有才干的原子核实验研究和理论研究工作者的大量基础理论研究分不开的。现在让我们来看看他们对原子核结构认识的过程。
在我们逐步搞清楚原子核的一些主要的性质、大小、电的和磁的性质以及使这许多中子、质子依靠一种强大核力使它们联系在一起组成原子核这些基本知识之后，现在我们再进一步探索一下，由各种不同数目的中子和质子组成的原子核的空间结构究竟是怎样的？这许多呆在一起的孩子又会有什么样的运动形态？
遗憾的是，由于使许多中子、质子呆在一块的核力性质虽然通过人们几十年的努力得到了某些方面知识，但至今它详细的细节还远没有被了解，这样必然使我们在彻底了解原子核结构的真实情况时会不免带有一些猜测性，人们只能根据由大量实验事实所归结出来的原子核某些特点加以分析、比较、归纳、推理，得出一些原子核模型的假设。
它实质上只是按人们比较熟悉的事物对原子核作一些比较简单化的假设推出的模型理论，然后用这些模型来解释原子核的某些运动规律和实验中出现的一些现像。显然一种模型的理论不可能非常全面地描述许多原子核的运动规律，所以要想用一种模型去试图解释一切原子核的运动规律那是难以办到，某一种模型它在解释原子核的某些性质上取得了成功，而在另外一些方面就可能完全不成功或者不那么成功。
随着揭示原子核性质的实验技术设备日新月异，实验工作越做越细，被揭示出来原子核的运动规律现像将越来越丰富多采。我们深深地感到，虽然我们对原子核结构的认识不断在深入，然而离开对原子核结构一幅全面而明确的图像还相差很远，我们的工作仍然不过是人类认识客观真理万里长征的一步步阶梯而已。但是核结构的研究是人类探索原子核世界中最重要的方面，只有人类不断地加深对原子核内部各种运动规律的了解，得出尽可能完善的核结构知识，才能为人类充分利用原子核能奠定坚实的理论基础。核结构基础理论研究非但不能没有。而是非常必须。
中子发现以后，海森堡和伊凡宁柯迅即分别独立地提出了原子核的“质子-中子”模型，他们认为原子核里不可能有电子，原子核应该是由质子和中子组成的。“质了-中子”模型能够很圆满地解释质量数和核电荷数，并能圆满地解释同位素及有关的放射性现象，也能解释原子核的自旋等等。所以，这一假说很快得到了物理界的公认，并且直到现在仍被认为是正确的。然而，海森堡假说只能使我们从基本物质成分上或总体上去认识原子核，而对不同数目的质子和中子究竟是如何构成原子核的、它们有着怎样的空间结构等问题，仍无法得到回答。这就要求人们进一步建立原子核的结构模型，在更深的层次和更细的结构上认识原子核。
原子核结构模型的研究，经历了漫长的过程，至今仍在发展中。几十年来，人们对由大量实验事实所归结出来的原子核的某些特点加以分析、归纳、推理，先后提出了多种原子核结构模型的假说，这些假说从不同的角度反映了原子核的某些现象和性质，但每种假说都只能解释部分实验事实，而难以解释全部实验事实。下面我们简单地介绍一下液滴模型、壳层模型和综合模型。