同位素是指原子核中质子数量相同，但中子数量不同的一类核素。这是由于质子决定了元素的化学性质，而中子数量则决定了同一个元素中核素的性质。

因此，质子数相同的元素化学性质相同，但由于中子数量不同，物理性质不同。

同位素在核反应、放射性衰变等方面具有广泛应用，例如用放射性碳同位素技术来确定古生物的年龄，用重水作为原料生产核燃料等。

因此，同位素是研究核科学及相关领域的关键物质。