Réaction nucléaire, changement de l’identité ou des caractéristiques d’un noyau atomique, induit par le bombardement d’une particule énergétique. La particule bombardante peut être une particule alpha, un photon gamma, un neutron, un proton ou un ion lourd. Dans tous les cas, la particule bombardante doit avoir suffisamment d’énergie pour approcher le noyau chargé positivement à portée de la force nucléaire forte.
Une réaction nucléaire typique implique deux particules réactives — un noyau cible lourd et une particule bombardante légère – et produit deux nouvelles particules — un noyau produit plus lourd et une particule éjectée plus légère. Dans la première réaction nucléaire observée (1919), Ernest Rutherford bombarde l’azote avec des particules alpha et identifie les particules plus légères éjectées comme des noyaux d’hydrogène ou des protons (11H ou p) et les noyaux produits comme un isotope rare de l’oxygène. Dans la première réaction nucléaire produite par des particules accélérées artificiellement (1932), les physiciens anglais J.D. Cockcroft et E.T.S. Walton bombardèrent le lithium avec des protons accélérés et produisirent ainsi deux noyaux d’hélium, ou particules alpha. Comme il est devenu possible d’accélérer les particules chargées à une énergie de plus en plus grande, de nombreuses réactions nucléaires à haute énergie ont été observées qui produisent une variété de particules subatomiques appelées mésons, baryons et particules de résonance.