原子核（→「放射性同位体」）の質量は、それを構成する陽子と中性子の質量の合計より常に軽い。その軽くなった質量は質量欠損と呼ばれ、相対論にしたがってエネルギーに変換される（E＝m×C²　mは質量、Cは光速）。天然の原子核では、質量数56の鉄の原子核付近が最も質量欠損が大きい。それより質量数の大きな原子核が分裂すればエネルギーが余るし、それより質量数の小さな原子核が融合してもエネルギーが余る。前者が核分裂、後者が核融合の原理である。