人类认识原子核最早始于对天然放射性的研究。1896 年，贝克勒尔（Becquerel，Antoine-Henri1852～1908）在研究X射线时，发现了物质的一种奇特辐射现象。1898年，居里夫人将它命名为放射性。1899年贝克勒尔发现了射线的磁偏转，遂于1900年他正式指出，这种带负电的射线由高速电子组成，这些粒子的性质与J.J汤姆逊发现的阴极射线电子相同。贝克勒尔所观察到的放射性使人类第一次看到了核变化。这一发现不但导致此后40多年，人们对放射性衰变规律与射线性质的研究，也更促成了原子核物理学的建立与发展。
     通常把这一重大发现看作核物理学的开端，为此，贝克勒尔与居里夫妇共同获得1903年诺贝尔物理学奖。1911 年，卢瑟福（Rutherford，Ernest 1871～1937）等人用放射性元素发出的α射线轰击各种原子，观察到了α射线的大角度偏折，从而确立了原子的核式结构，由此不仅提出了原子的行星模型，而且首次提出了原子核这个概念。1919年，卢瑟福又发现，用α射线轰击氮核有质子放出，这不仅是人类首次实现的核蜕变，而且也开创了用射线轰击核实现核反应以研究原子核的方法。 1932 年查德威克（Chardwick，JamesSir1891～1974）发现中子，1934年人工放射性核素合成成功，这是初期核反应研究的两项重要研究成果。它们使人们意识到，原子核由中子和质子组成，从此摆脱了困扰人们长达10年之久的质子-电子核模型，人们更进一步认识到，中子核反应是研究核的更佳手段。
     由于对核结构、核性质深入认识的渴望，以及对“新能源”的追求，进入到30年代，世界各地大多数著名的研究室及实验室都陆续转向了核物理研究，形成了这一领域研究的世界性高潮。在这一时期，各种静电、直线和回旋加速器先后研制成功，人们获得了束流更强、能量更高、种类更多的各种射线，从而大大扩展了核反应的研究工作。此时，加速器已成为研究原子核、与核物理应用技术的重要设备。1936～1937 年间，德裔美国物理学家贝特（Bethe，HansAlbrecht1906～）与其它两位合作者在美国《近代物理评论》上发表了关于原子核力、核结构以及核反应的长篇论文，这一论文的发表标志着理论核物理学的开端。