핵 안정성은 핵 결합 에너지 관점에서 볼 때 가장 잘 정량화되었습니다. 양성자와 중성자, 그리고 전자가 각각 두 개씩 있는 헬륨-4 원자를 생각해 보세요. 이런 입자들에 대해 알려진 질량의 합계는 중성 헬륨-4의 측정된 질량 x 0.0305 원자 질량 단위보다 큽니다.계산된 원자 질량과 실험적으로 측정된 원자 질량의 차이를 질량 결손이라고 합니다. 헬륨-4가 생성되는 동안 방출되는 많은 양의 에너지가 이러한 차이의 원인입니다. 아인슈타인의 질량-에너지 동등성을 통해 질량 결손과 관련된 에너지 변화를 추정할 수 있습니다.질량을 킬로그램으로 변환하고 방정식을 풀면 줄에 대한 기본 SI 단위가 됩니다. 엄청난 양의 에너지가 질량의 작은 변화를 동반한다는 것은 명백합니다. 핵자가 서로 결합할 때 방출되는 에너지는 핵을 구성 양성자와 중성자로 분해하는 데 필요한 에너지와 동일하며 이것을 핵 결합 에너지라고 불립니다.헬륨의 경우 이 에너지는 몰 당 2.74 테라줄입니다. 아보가드로의 수로 나누면 헬륨핵 당 핵 결합 에너지 값으로 4.55 피코줄의 값이 나옵니다. 이는 종종 전자볼트로도 표현됩니다.헬륨-4의 경우 핵당 28.4 메가 전자 볼트입니다. 핵의 수 4로 나누면 핵당 핵 결합 에너지를 도출합니다. 핵당 핵 결합 에너지 대 질량 수 그래프는 핵의 비교 안정성을 나타냅니다.질량수가 40에서 100에 이르는 원소는 핵당 결합 에너지가 가장 높고, 철-56은 핵당 질량이 가장 낮습니다. 안정성을 얻기 위해 무거운 핵은 핵분열이라고 불리는 발열 과정을 통해 중간 핵으로 분해되는 경향이 있는 반면 가벼운 핵은 핵융합 과정을 통해 결합하는 경향이 있습니다.