ბირთვული ფიზიკა — თანამედროვე ფიზიკის ნაწილი, რომელიც შეისწავლის ატომის ბირთვს, ბირთვულ პროცესებსა და ელემენტარულ ნაწილაკებს. ბირთვული ფიზიკა ატომური მრეწველობის მეცნიერების საფუძველია.

ბირთვული ფიზიკა როგორც მეცნიერება, დასაბამს იღებს ფრანგი მეცნიერის ანტუან ბეკერელის მიერ რადიოაქტივობის მოვლენის აღმოჩენიდან (1896), რომლის შედეგადაც დადგინდა ატომის რთული აღნაგობა. ნივთიერებაში გამავალი α-ნაწილაკების ნაკადის გაბნევის შესწავლის საფუძველზე (1911) ინგლისელმა მეცნიერმა ერნესტ რეზერფორდმა აღმოაჩინა ატომის ბირთვი და წამოაყენა ატომის აღნაგობის პლანეტური მოდელი, რომლის თანახმად, ატომი შედგება დადებითად დამუხტული ბირთვისა და მის ირგვლივ მოძრავი ელექტრონებისაგან. შემდეგი მნიშვნელოვანი ნაბიჯი ბირთვული ფიზიკის განვითარებაში არის ჯეიმზ ჩედვიკის მიერ ნეიტრონის აღმოჩენა (1932), რასაც მოჰყვა ჰიპოთეზა იმის შესახებ, რომ ატომის ბირთვი შედგება ნეიტრონებისა და პროტონებისაგან. ამავე წელს ხელოვნურად აჩქარებული ნაწილაკების გამოყენებით პირველად განხორციელდა ბირთვული გარდაქმნა.

თეორიული ბირთვული ფიზიკის განვითარებაში უმნიშვნელოვანესი მიღწევა იყო ბირთვული ძალების მეზონური თეორიის შექმნა, რაც იაპონელი მეცნიერის ჰიდეკი იუკავას დამსახურებაა. ბირთვის გაყოფის მოვლენის აღმოჩენამ (1939) საფუძველი ჩაუყარა თანამედროვე ბირთვულ ენერგეტიკას. ბირთვული ფიზიკის განვითარების თანამედროვე ეტაპი ხასიათდება მძლავრი ამჩქარებლების შექმნით, რაც საშუალებას იძლევა შესწავლილ იქნეს ბირთვული ურთიერთქმედებები დიდი ენერგიის დროს. მიუხედავად იმისა, რომ დაგროვილია დიდი ექსპერიმენტული მასალა, ჯერჯერობით ვერ მოხერხდა ბირთვული ძალების ბუნების დადგენა.

თეორიული ბირთვული ფიზიკა ორი სახის სიძნელეს აწყდება. პირველი დაკავშირებულია იმ გარემოებებთან, რომ ცნობილი არ არის ბირთვის შემადგენელ ნაწილაკებს — ნუკლონებს შორის ურთიერთქმედების დეტალური ხასიათი, ხოლო მეორე იმ ფაქტთან, რომ ბირთვი მრავალი სხეულის სისტემაა, რის გამოც მისი თეორიული აღწერა დიდ მათემატიკურ სიძნელებთანაა დაკავშირებული. ბირთვის სრულყოფილი თეორიის შექმნა ორივე სიძნელის გადალახვას გულისხმობს. XX საუკუნის 60-70-იან წლებში თეორიული ბირთვული ფიზიკის მნიშვნელოვანი მიღწევაა ბირთვის მოდელური აღწერიდან მრავალი სხეულის პრობლემის ამოხსნის ზუსტ მათემატიკურ მეთოდებზე გადასვლა, რაც ბირთვული ძალების ხასიათის დეტალურად დადგენის საშუალებას მოგვცემს.