同位素是指原子核中具有相同质子数但不同中子数的同一元素不同的核素。同位素的存在是由于原子中的质子数是该元素的基本属性，而中子数不同则会导致同一元素的不同同位素。同位素的存在对于化学和物理研究至关重要。

同位素的命名通常以元素符号后面的数字表示其中子数，例如氢的三种同位素分别为氢-1、氢-2和氢-3。同位素具有相同的原子序数，因此它们在周期表中的位置相同，但由于其质量不同，因此其物理性质也不同。同位素的存在对于研究元素的化学性质和反应机理、地球学、天文学和生物学等领域都有着广泛的应用。

同位素的主要应用包括同位素测年、同位素示踪、同位素标记、同位素分离和同位素医学等。同位素测年是利用放射性同位素的半衰期测定样品的年龄，例如碳-14测年、铀-238测年等。同位素示踪是利用同位素标记来追踪物质在化学和生物学过程中的运动和变化，例如放射性同位素示踪、稳定同位素示踪等。同位素标记是利用同位素标记来研究物质的合成和分解过程，例如氢-2标记、氧-18标记等。同位素分离是利用不同同位素的物理和化学性质的差异来分离同位素，例如铀-235和铀-238的分离。同位素医学是利用放射性同位素来诊断和治疗疾病，例如放射性同位素扫描、放射性同位素治疗等。

总之，同位素是指原子核中具有相同质子数但不同中子数的同一元素不同的核素，其存在对于化学和物理研究具有广泛的应用。