Nukleonai yra atominės dalelės, kurios sudaro didžiąją medžiagos masės dalį. Atomai turi branduolį, sudarytą iš šių dalelių – taip pat žinomų kaip protonai ir neutronai &mash; ir elektronai, kurie skrieja aplink branduolį. Į atomą galima žiūrėti kaip į miniatiūrinę saulės sistemą, kurios „planetos“ (elektronai) skrieja aplink centrinę „žvaigždę“ (brandulį). Elektronai turi tik 1/1836 protonų masės ir 1/1837 neutronų masės, o neutronų ir protonų masė yra maždaug tokia pati.
Tik retais atvejais nukleonai randami atskirai – paprastai jie yra sandariai užrakinti atomų branduolyje. Juos kartu laiko stipriausia jėga visatoje, vadinama stipriąja jėga. Stipri jėga yra maždaug 100 kartų stipresnė už elektromagnetinę jėgą, tačiau ji veikia tik labai nedideliais atstumais, pavyzdžiui, atomo branduolyje. Kai jo galia išlaisvinama, suskaidžius arba suliejus atominius branduolius, rezultatai yra nuostabūs. Tai paprastai žinoma kaip „branduolinė energija“ ir gali būti vertinama kaip Saulės generuojama energija arba griaunama atominės bombos galia.
Kartais protonai ir neutronai egzistuoja nepriklausomai. Radioaktyvusis skilimas, randamas tokiose medžiagose kaip uranas, yra procesas, kurio metu elementai lėtai išskiria protonus ir neutronus, vadinamus alfa spinduliuote. Tai kartu su kitomis radioaktyviosios spinduliuotės formomis gali pakenkti žmonėms. Erdvė užpildyta tokia spinduliuote, sudaryta iš energingų dalelių, judančių tiesia linija greičiu, artimu šviesos greičiui. Šias daleles mažais kiekiais išskiria kiekviena žvaigždė.
Dalelių greitintuvuose fizikai pagreitina atomų branduolius vienas į kitą dideliu greičiu, kad juos susprogdintų ir išlaisvintų dalelių, kurias galima analizuoti, lietus. Taip rasta įvairių egzotiškų dalelių. Pavyzdžiui, 1969 m. buvo patikrinta, kad nukleonai iš tikrųjų sudaryti iš mažesnių dalelių, vadinamų kvarkais, kurias kartu laiko jėgos tarpininkaujančios dalelės, vadinamos gliuonais. Prieš šiuos didelės energijos eksperimentus kvarkai buvo naudojami kaip patogus teorinis konstruktas, tačiau tik po eksperimentų buvo nustatyta, kad jie iš tikrųjų yra tikros dalelės.