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鋰-6（6
3Li ）和氘（2
1H ）反應形成高度反應的中間核8
4Be 然後立即衰變成兩個α粒子的氦-4（4
2He ），示意圖中紅色球體代表質子，藍色球體代表中子

核反应（英語：Nuclear reaction）指的是某种微观粒子与原子核相互作用（碰撞）时，使核的结构发生变化，形成新核，放出一个或几个粒子的过程；重核可以发生裂变。

从原子物理学上来说，参与核反应碰撞的粒子数目可以超過两个，但因三个以上的粒子在同一时间在同一位置相撞的几率远低于两个粒子，因此实际上这种情况几乎不会出现。（從 $mathrm{E}=mathrm{mc}^2$ 可換算能量與質量關係）

任何核反应都遵从質能守恆、能量守恒、电荷守恆等守恒定律，但不遵守質量守恆定律。

发展

历史上第一个人工核反应是由紐西蘭物理學家拉塞福在1919年實驗成功，他用α粒子撞击氮元素，产生了核反应：

¹⁴N + α → ¹⁷O + H

直至今日，透過利用加速器和原子核反应堆，已经实现上万种核反应，由此获得千余种放射性同位素和各种介子、超子、反质子、反中子等粒子。