Det meste av aktuell forskning innenfor kjernefysikk dreier seg om studiet av kjerner under ekstreme forhold. De tyngste av alle kjerner er nøytronstjernene. Kjerner kan også karakteriseres ved ekstreme former (som fotballer) eller ved ekstreme nøytron-til-proton forholdstall. Eksperimenter kan også bruke kunstig indusert fusjon ved høye energier for å danne kjerner ved svært høye temperaturer. Det er tegn som tyder på at disse eksperimentene har skapt en faseendring fra normalt kjernemateriale til en ny tilstand som kalles kvark-gluon-plasma. Her blandes kvarker med hverandre istedenfor å være separert i dubletter eller tripletter av nøytroner og protoner.