Reacción nuclear, cambio en la identidad o características de un núcleo atómico, inducido al bombardearlo con una partícula energética. La partícula bombardeadora puede ser una partícula alfa, un fotón de rayos gamma, un neutrón, un protón o un ion pesado. En cualquier caso, la partícula bombardeadora debe tener suficiente energía para acercarse al núcleo cargado positivamente al alcance de la fuerza nuclear fuerte.
Una reacción nuclear típica implica dos partículas que reaccionan, un núcleo objetivo pesado y una partícula de bombardeo ligero, y produce dos nuevas partículas, un núcleo de producto más pesado y una partícula expulsada más ligera. En la primera reacción nuclear observada (1919), Ernest Rutherford bombardeó nitrógeno con partículas alfa e identificó las partículas más ligeras expulsadas como núcleos de hidrógeno o protones (11H o p) y los núcleos producto como un isótopo de oxígeno raro. En la primera reacción nuclear producida por partículas aceleradas artificialmente (1932), los físicos ingleses J. D. Cockcroft y E. T. S. Walton bombardearon litio con protones acelerados y, por lo tanto, produjeron dos núcleos de helio, o partículas alfa. A medida que se ha hecho posible acelerar las partículas cargadas a una energía cada vez mayor, se han observado muchas reacciones nucleares de alta energía que producen una variedad de partículas subatómicas llamadas mesones, bariones y partículas de resonancia.