A física nuclear é muitas vezes associada a aspectos negativos, como bombas atômicas, acidentes nucleares e doenças. Essa área da ciência, porém, gerou avanços inestimáveis para o conhecimento humano. Além de aplicações benéficas na medicina e agricultura, por exemplo, as técnicas desenvolvidas para investigar os átomos podem ser usadas para o estudo de peças artísticas e arqueológicas.

É possível conhecer os métodos de fabricação e os materiais usados em objetos de arte podem confirmar a autenticidade de uma tela ou descobrir a origem de um vaso de milhares de anos, além de ajudar a encontrar a melhor forma de restaurar e conservar essas riquezas culturais.

A radioatividade natural é a emissão espontânea de partículas, ou partículas e radiação, por núcleos atômicos de alguns elementos. O fenômeno é usado na medicina, em processos de geração de eletricidade, na conservação de alimentos e em estudos ambientais. Mas uma de suas novas aplicações é no estudo, na conservação e na restauração do patrimônio cultural, incluindo objetos de arte, documentos históricos e peças arqueológicas. Este é o campo da arqueometria, área que reúne arte, arqueologia e métodos de análise física e química, para estudar objetos artísticos e arqueológicos.

As diferentes técnicas disponíveis hoje podem ser usadas para a análise estrutural e molecular dos objetos, para estimar a idade de fósseis e para identificar elementos químicos das amostras. Entre os métodos usados no estudo de objetos arqueológicos e artísticos, os que mais se destacam são os não destrutivos, em que a análise é feita sem a retirada de material das amostras.

O material analisado pode ser de diferentes tipos (tecidos, couro, madeira, papel, pergaminho, vidro e outros), ter estrutura complexa (ligas metálicas, joias, adereços, armas etc.), estar coberto com uma ou várias camadas de pigmentos (pinturas, estátuas de madeira, manuscritos) e até apresentar superfícies deterioradas (por corrosão, oxidação e outros processos).