Gọi c là tốc độ ánh sáng trong chân không. Theo thuyết tương đối, một hạt  có khối lượng động (khối lượng tương đối tính) là m thì nó có năng lượng toàn phần là: 

1. Cấu tạo hạt nhân

a. Kích thước hạt nhân

− Hạt nhân tích điện dương +z_e (z là số thứ tự trong bảng tuần hoàn).

− Kích thước hạt nhân rất nhỏ, nhỏ hơn kích thước nguyên tử ${10}^4÷{10}^5$ lần.

b. Cấu tạo hạt nhân

− Hạt nhân được tạo thành bởi các nuclôn.

+ Prôtôn (p), điện tích (+e).

+ Nơtron (n), không mang điện.

− Số prôtôn trong hạt nhân bằng Z (nguyên tử số).

− Tống số nuclôn trong hạt nhân kí hiệu A (số khối).

− Số nơtron trong hạt nhân là N = A − Z.

c. Kí hiệu hạt nhân

− Hạt nhân của nguyên tố X được kí hiệu:${}_Z^{A}X.$

− Kí hiệu này vẫn được dùng cho các hạt sơ cấp:${}_1^{1}p;{}_0^{1}n;{}_{-1}^{0}e$.

d. Đồng vị

− Các hạt nhân đồng vị là những hạt nhân có cùng số Z, khác nhau số A (nghĩa là cùng số prôtôn và khác số nơtron).

Ví dụ: hiđrô có 3 đồng vị

Hiđrô thường${}_1^{1}H$ (99,99%);

Hiđrô nặng${}_1^{2}H$, còn gọi là đơtêri${}_1^{2}D$ (0,015%);

Hiđrô siêu nặng${}_1^{3}H$, còn gọi là triti${}_1^{3}T$, không bền, thời gian sống khoảng 10 năm.

2. Khối lượng hạt nhân

a. Đơn vị khối lượng hạt nhân

− Đơn vị u có giá trị bằng $\frac{1}{12}$  khối lượng nguyên tử của đồng vị${}_6^{12}C$; lu = 1,66055.10⁻²⁷kg

Ví dụ: khối lượng tính ra u

b. Khối lượng và năng lượng hạt nhân

- Theo Anh−xtanh, năng lượng E và khối lượng m tương ứng của cùng một vật luôn luôn tồn tại đồng thời và tỉ lệ với nhau, hệ số tỉ lệ là c²:

E = mc², c: vận tốc ánh sáng trong chân không (c = 3.10⁸m/s).

- Đổi đơn vị: 1 uc² = 931,5 MeV  ⇒ l u = 931,5 MeV/c²               

MeV/c² được coi là 1 đơn vị khối lượng hạt nhân.

Chú ý:

Một vật có khối lượng m₀ khi ở trạng thái nghỉ thì khi chuyển động với vận tốc v, khối lượng sẽ tăng lên thành m với $m=\frac{m_0}{\sqrt{1-\frac{v^2}{c^2}}}\ge m_0$

Trong đó m₀ khối lượng nghỉ và m là khối lượng động.

Trong đó: $E_0=m_0{c}^2$ gọi là năng lượng nghỉ.

+ $W_d=E-E_0=\left(m-m_0\right)c^2$ chính là động năng của vật.