핵자

요약 원자핵을 구성하는 기본입자로, 양성자(proton)와 중성자(neutron)가 여기에 속한다.

핵자 중에서 전기적으로 양전하를 가진 입자가 양성자이며, 전기적으로 중성인 입자가 중성자이다.

양성자와 중성자 모두 스핀양자수 s=1/2인 페르미온(fermion)이며, 양성자의 질량은 1.00759amu(원자질량단위, atomic mass unit)이고, 중성자는 1.00898amu로 거의 동일하다.각 원소 원자의 양성자 수는 그 원소의 중성 원자에서의 전자 수와 동일하다. 또한 보통의 원자에서 양성자 수와 중성자 수는 같으나(수소 핵의 경우 99.9%) 다른 수의 중성자를 갖기도 하며 이런 원소를 동위원소(isotope)라 한다. 
원자핵의 바닥상태가 안정되지 못하여 붕괴하면 다른 원자핵으로 바뀌게 되는데, 자연 방사성 동위원소의 경우 이러한 반응이 알파붕괴와 베타붕괴이다.

특히, 베타붕괴의 과정에서는 전자나 양전자를 방출하면서 붕괴하는데, 전자를 방출하는 음 베타붕괴에서는 중성자가 양성자로 변환하고, 양전자를 방출하는 양 베타붕괴에서는 양성자가 중성자로 변환한다.

이처럼 중성자와 양성자는 붕괴과정에 따라 서로 변환할 수 있기 때문에, 두 입자를 별종의 입자로 간주하기 보다는 한 종류의 입자가 취할 수 있는 두 개의 상태라고 이해한다.