Plašākajā nozīmē fizikas studijas koncentrējas uz fiziskiem objektiem, to kompozīcijas matēriju un to mijiedarbību un kustību telpā un laikā. Fizika tiek izmantota kā līdzeklis, lai izskaidrotu notikumus un situācijas, kas notiek dabiskajā pasaulē, un tāpēc fizikas teorijas ir spēcīga sastāvdaļa vairākās zinātnes disciplīnās, tostarp astronomijā, bioloģijā un kodolpētniecībā. Fizikas izmantošana kodolmedicīnā ietver fizikas principu un teoriju, piemēram, radioaktīvās sabrukšanas un saplūšanas vai skaldīšanas, piemērošanu medicīnas tehnoloģiju radīšanai. Materiālu izpēte visvienkāršākajos daļiņu šūnu līmeņos ir kodolmedicīnas fizikas stūrakmens. Kodolfizikas principus medicīniski visbiežāk izmanto attēlu testēšanā un zāļu izveidē.
Kodolmedicīna ir lietišķās fizikas veids. Fizikas pielietojums kodolmedicīnā izmanto fizikas teorijas un apakšdisciplīnas, lai izstrādātu un izveidotu darba objektus vai jaunas metodes uzdevumu veikšanai. Viņi izmanto stingri pārbaudītas zinātniskas metodes un mēģina piemērot stabilus un nemainīgus zinātniskos likumus. Piemēram, kvantu mehānika ir fizikas apakšlauks, kurā aplūkots, kā daļiņām, piemēram, tām, kas rodas radioaktīvā sabrukšanas laikā, ir arī viļņveidīgas īpašības un kā šīs daļiņas mijiedarbojas gan viena ar otru, gan ar enerģijas spēkiem.
Kodolfizika ir kodoltehnoloģiju, tostarp kodolmedicīnas, pamats. Šis plašais lauks ir vērsts uz atomos atrodamajiem kodoliem, īpaši to struktūru un mijiedarbību. Zinātnieki var manipulēt ar šo šūnu iekšējām daļām un radīt spēcīgas reakcijas, kas parasti rada starojumu – fizikas pamatprincipu enerģijai, kas pārvietojas pa telpu. Kodolpētniecības darbības, kas var radīt enerģiju, ietver paātrināšanu, uzsildīšanu, pārvietošanu, sabrukšanu, sadalīšanu un saplūšanu. Pēdējās aktivitātes ir īpaši nozīmīgas kodolmedicīnā.
Dalīšanās un kodolsintēze ir kodolreakcijas, ko var izmantot, lai radītu enerģiju kodolmedicīnas fizikā. Pirmais notikums ietver atomu daļiņu sadalīšanu, bet pēdējais ietver atomu materiāla apvienošanu. Fiziķi izraisa šīs reakcijas ierīcēs, ko sauc par kodolreaktoriem. Medicīnas jomā pētniecības reaktorus bieži izmanto analīzei, testēšanai un radioizotopu vai atomu kodolmateriālu ražošanai.
Galvenā kodolfizikas sastāvdaļa medicīnā ir saistīta ar diagnostisko attēlveidošanu. Šie procesi, ko sauc arī par nuklīdu attēlveidošanu, notiek, kad ārsts injicē nuklīdu daļiņas organismā. Šīm daļiņām sadaloties, tās rada radioaktīvas enerģijas formas, ko sauc par gamma stariem. Konkrēts aprīkojums, piemēram, gamma kameras, nosaka radioaktivitātes atšķirības. Variācijas bieži sniedz ieskatu dažādu ķermeņa reģionu un daļu funkcionālajās spējās.
Radioaktīvās sabrukšanas gadījumā, piemēram, attēlveidošanas praksē, daļiņu aktivitātes fizikā ir pazīstamas kā vājas mijiedarbības, jo tās nerada spēcīgu un saistošu efektu. Citi pamata mijiedarbības veidi fizikā ietver elektromagnētismu un gravitāciju. Ārsti izmanto elektriski uzlādētu daļiņu mijiedarbību elektromagnētismā, lai izveidotu magnētiskās rezonanses attēlveidošanas (MRI) iekārtas.
Cits fizikas pielietojums kodolmedicīnā rodas, ja nuklīdu materiālus izmanto medicīniskai ārstēšanai. Piemēram, ja radionuklīdu materiāls tiek kombinēts ar noteikta veida zālēm, šīs mijiedarbības rezultāts ir radiofarmaceitiskie preparāti. Šīs ārstēšanas metodes visbiežāk tiek izmantotas īpašiem stāvokļu veidiem, piemēram, vēzim. Tiešās enerģijas starojuma avotus var izmantot arī vēža staru terapijas ārstēšanā, kurā starojuma staru kūļi tiek vērsti uz ķermeņa mērķa zonām, cerot, ka tie iznīcinās kaitīgās vielas.