Jądro atomowe – stanowi układ złożony z dwóch rodzajów cząstek, tj. protonów i neuronów (ogólnie nazywane neuklonami). Jądro atomowe, jako odrębny twór zwane jest także nuklidem.
Nukleony jądra atomowego mają bardzo małą objętość – jak wspomniano w podrozdziale Atomowa i cząsteczkowa struktura materii rozmiary jądra są rzędu \( 10^{-14} \) m. Oprócz znacznych sił odpychania między protonami w jądrze występują jeszcze tzw. siły jądrowe. Siły te są siłami małego zasięgu – w obrębie odległości nie przekraczających granic jądra cechują się bardzo dużymi wartościami, natomiast bardzo szybko zanikają w miarę wzrostu tejże odległości.
Masa jądra jest jedną z najważniejszych wielkości charakteryzujących jądro. Prawie całkowita masa atomu zawarta jest w jądrze atomowym (gęstość materii jądrowej jest rzędu \( 10^{15} \frac{kg}{m^3} \)) na którą składa się suma mas protonów i neutronów (liczba masowa A). Przy czym okazuje się, że masa jądra atomowego wcale nie jest równa sumie mas nukleonów wchodzących w jego skład. Różnica pomiędzy masą wynikającą z liczby protonów i neutronów w jądrze a faktyczną masą jądra nosi nazwę defektu masy i jest związany z tym, że jeśli udałoby się przeprowadzić proces łączenia protonów i neutronów w jądro atomowe, to musiałby on być połączony z wydzielaniem pewnej ilości energii odpowiadającej co do ilości ubytkowi masy. Defekt ten, przeliczony zgodnie z równaniem Einsteina:

gdzie:

\( E \) - energia
\( m \) - masa
\( c \) - prędkość światła w próżni

i odniesiony do jednego nukleonu nosi nazwę energii wiązania, czyli energii potrzebnej do utrzymywania nukleonów w jądrze.
Rozważmy fakt występowania defektu masy dla jądra helu, gdzie masa składników atomu tzn. 4 nukleonów (2 protonów, 2 neutronów) i 2 elektronów wynosi 4,033602 u, zaś masa atomowa jest równa 4,002602 u. Różnica więc wynosi ok. 0,031 u. Taka sama sytuacja występuje w przypadku innych jąder, np. dla jądra berylu różnica mas wynosi 0,0624 u, dla jądra tlenu 0,137 u. Wartości te są miarą trwałości jądra. Zależność energii wiązania nukleonów w jądrze od liczby masowej jądra (A) przedstawia Rys. 1 poniżej:

Na podstawie rysunku widać, że maksymalną wartość energii wiązania osiągają jądra atomowe o liczbie masowej 56 u (główny izotop żelaza) i opada gwałtownie w kierunku metali lekkich i łagodnie w stronę jąder pierwiastków ciężkich. Na podstawie tego diagramu można wysunąć bardzo interesujący wniosek, mianowicie, że zarówno synteza nuklearna cięższych pierwiastków z lżejszych, jak i rozpad najcięższych jąder są procesami egzoenergetycznymi prowadzącymi do powstania dużych ilości energii, a nowopowstałe jądra będą trudniejsze do rozbicia niż wyjściowe.