Składnikami jąder atomowych są nukleony, czyli protony i neutrony. Istnienie jąder atomowych możliwe jest dzięki siłom jądrowym łączącym ze sobą nukleony. Siły jądrowe są krótkozasięgowe i działają na bardzo małych odległościach. Są to ogromne siły, które znacznie przewyższają bardzo duże siły odpychania elektrycznego między protonami. Ich źródłem są kwarki, które są składnikami zarówno protonów, jak i neutronów. Kwarki zgodnie z dzisiejszą wiedzą nie dzielą się już na mniejsze części i są cząstkami prawdziwie elementarnymi. Liczba nukleonów w jądrze to liczba masowa A. Liczba protonów w jądrze to liczba atomowa Z, która decyduje o pozycji danego pierwiastka w układzie okresowym i która jest równa liczbie elektronów poza jądrem. Wszystkie atomy tego samego pierwiastka mają taką samą liczbę atomową, lecz mogą różnić się liczbą masową. Symbolicznie dany pierwiastek X opisujemy poprzez te liczby,jako A/ZX. Gęstość materii w jądrze jest niewyobrażalnie duża.
Jądro atomowe jest układem złożonym z protonów i neutronów (nukleonów). Stanowi ono centralną część atomu, skupiającą prawie całą jego masę (ponad 99,9%). Liczba protonów i neutronów w jadrze opisuje atom pierwiastka. Jest to tzw. liczba masowa A (ogólna liczba nukleonów - suma protonów i neutronów). Liczba atomowa Z określa liczbę protonów w jadrze. Każdy pierwiastek X może być opisany liczbą masową i atomową A X Z Aby policzyć liczbę neutronów w jadrze, od liczby masowej odejmujemy liczbę atomową: N = A - Z N - liczba neutronów A - liczba protonów i neutronów Z - liczba protonów Atomy danego pierwiastka mogą występować pod postacią izotopów. Liczba protonów danego izotopu jest stała, a zmianie ulega liczba neutronów. Wewnątrz jądra, pomiędzy protonami i neutronami działają siły jądrowe, których występowanie uzaleznione jest od odległości pomiedzy nukleonami. Jeżeli nukleony (protony i neutrony) są blisko siebie, między nimi pojawiają się siły przyciągające, tzw. siły małego zasięgu - siły jądrowe. Gdy odległość między nukleonami wzrasta, siły jądrowe przestają działać. Masa jądra atomowego jest mniejsza od sumy mas protonów i neutronów. Fakt ten nazywamy defektem masy jadra (deficytem masy jądra). Δm = (masa protonów + masa neutronów) - masa jadra Podczas łączenia się protonów i neutronów w jądro atomowe wydziela się energia, którą można policzyć z równania Einsteina. E = Δmc² gdzie: E - energia wyzwolona podczas powstawania jadra atomowego (energia wiązania) Δm - deficyt masy c = 300000 km/s (w próżni) - prędkość światła