Μοντέλο σύνθετου πυρήνα, περιγραφή ατομικών πυρήνων που πρότεινε (1936) ο Δανός φυσικός Niels Bohr για να εξηγήσει τις πυρηνικές αντιδράσεις ως διαδικασία δύο σταδίων που περιλαμβάνει το σχηματισμό ενός σχετικά μακράς διάρκειας ενδιάμεσου πυρήνα και την επακόλουθη διάσπασή του. Πρώτον, ένα βομβαρδιστικό σωματίδιο χάνει όλη την ενέργειά του στον πυρήνα στόχο και γίνεται αναπόσπαστο μέρος ενός νέου, πολύ διεγερμένου, ασταθούς πυρήνα, που ονομάζεται σύνθετος πυρήνας. Το στάδιο σχηματισμού διαρκεί μια χρονική περίοδο περίπου ίση με το χρονικό διάστημα για το σωματιδιακό βομβαρδιστικό να διασχίζει τη διάμετρο του πυρήνα στόχου (περίπου 10-21 δευτερόλεπτα). Δεύτερον, μετά από σχετικά μεγάλο χρονικό διάστημα (συνήθως από 10 −19 έως 10 −15δεύτερος) και ανεξάρτητα από τις ιδιότητες των αντιδρώντων, ο πυρήνας της ένωσης αποσυντίθεται, συνήθως σε ένα μικρό σωματίδιο που εκτοξεύεται και έναν πυρήνα προϊόντος. Για παράδειγμα, η ένωση πυρήνα πυριτίου-28 σχηματίζεται με βομβαρδισμό αλουμινίου-27 με πρωτόνια (πυρήνες υδρογόνου-1). Αυτός ο σύνθετος πυρήνας είναι διεγερμένος, ή σε κατάσταση υψηλής ενέργειας, και μπορεί να αποσυντεθεί σε μαγνήσιο-24 και ήλιο-4 (ένα σωματίδιο άλφα), πυρίτιο-27 και ένα πρωτόνιο, μια πιο σταθερή μορφή πυριτίου-28 και ένα γάμμα- ακτίνα φωτονίου, ή νάτριο-24 συν τρία πρωτόνια και ένα νετρόνιο.
Το μοντέλο σύνθετου πυρήνα είναι πολύ επιτυχές στην εξήγηση πυρηνικών αντιδράσεων που προκαλούνται από σωματίδια βομβαρδισμού σχετικά χαμηλής ενέργειας (δηλαδή, βλήματα με ενέργεια κάτω από περίπου 50 εκατομμύρια ηλεκτρόνια).
