Hmoty a energie
Rovnocennosť hmoty a energie, uviedol v roku 1905 Albert Einstein ako súčasť jeho špeciálnej teórie relativity, je dôležité poňatie v jadrovej fyzike. Einstein hmotnosť energie vzťah, vzorec E = mc, ukazuje, prečo jadrové reakcie získa toľko energie, na základe konverzie malého množstva hmoty. V tomto vzorci E znamená energiu, m hmotnosť, a c je rýchlosť svetla. V prípade, že hmotnosť sa meria v kilogramoch a rýchlosť svetla v metroch za sekundu, výsledok je energia v jouloch. Konverzia 1 kg (2,2 libier) hmoty na energiu by produkoval 1 X (3 x 108), 2 = 9 X 1.016 joulov energie. Toto je ekvivalent k 25 miliárd kilowatthodín, dostatok energie, aby 25 miliárd 100-wattové žiarovky horí po dobu 10 hodín.
Väzobné energie
Až na jadre najčastejším typom atómu vodíka, ktorý sa skladá z iba jeden protón, hmotnosť jadra atómu je vždy menší ako súčet hmotností jednotlivých nukleónov, ktoré obsahuje. Tento rozdiel v hmotnosti je niekedy nazývaný hmotnostný úbytok; častejšie sa však, že je vyjadrená v energetických jednotkách, a je potom nazývaný väzobné energiu jadra.
Napríklad, hmotnosť jadra hélia 4, najčastejším typom atóm hélia, je menšia ako kombinované množstvami dvoch protónov a dva neutróny, ktoré tvoria toto jadro. (V pojmy ako "hélium 4" a "urán 235" číslo udáva celkový počet nukleónov v jadre.) Rozdiel činí 5.042582 X 10-29 kg, alebo
0.00000000000000000000000000005042582 kg.
Hmotnostné vady sú zvyčajne je uvedené, pokiaľ ide o jednotné atómovej hmotnostnej jednotky (U). V tvare písmena U je definovaný ako 1/12 množstvo atómu uhlíka 12 a je rovná približne 1,66 X 10-27 kg. (Termín atómová hmotnosť jednotka alebo amu, je niekedy používaný znamenať u, ale tento termín správne odkazuje na jednotku mierne odlišné hodnoty na základe hmotnosti atómu kyslíka 16.)
Hmotnosť zadarmo protón je 1.0072766 u; že slobodného neutrónu, 1.0086654 u. Hmotnosť hélium 4 jadrá, však nie je 4,0318840, ale u 4,0015028. Hmota defekt, a preto, je 0.0303812 u; väzbové energie, podľa vzťahu 1 U = 931 MeV, je asi 28,3 MeV. (MeV je skratka pre "miliónoch elektrónvoltov"; jeden elektrón volt je množstvo energie, ktorú získa elektrón, ktorý sa pohybuje medzi dvoma bodmi, ktoré majú rozdiel potenciálu jedného voltu One MeV sa rovná asi 1,6 X 10-3 Joule. .)
Väzba energie z jadra je mierou množstva hmoty premenená na energiu pri vzniku jadra. To sa rovná množstvo energie, ktorá
