Atomiydin

• Atomin massa on aina pienempi kuin sen protonien, neutronien ja elektronien massojen summa. Massavaje [[$ \Delta m $]]​ aiheutuu ytimen vahvasta vuorovaikutuksesta ja lasketaan isotoopille [[$ _Z^AX_N $]]​ seuraavasti: 
  
  [[$ \quad \Delta m = Z m_p+N m_n+Z m_e-m_{X\text{-atomi}}$]]

• Massalla ja energialla on vastaavuus: [[$ E=mc^2 $]]​
• Atomimassayksikkö eli dalton on [[$ 1 \text{ u}=1,660540·10^{-27}\text{ kg} $]]​. Massaa vastaava energia voidaan laskea sen perusteella, että [[$ 1 \text{ u}= 931,49 \dfrac {\text{MeV}} {c^2} $]].​
• Ytimen sidosenergia on massavajetta vastaava energia: [[$ E_B=\Delta m c^2 $]]. Tämä energia vaaditaan, jos ydin halutaan purkaa yksittäisiksi nukleoneiksi.
• Sidososuus ilmaisee sidosenergian määrän yhtä nukleonia kohden: [[$ b=\dfrac{E_B}{A} $]].

Radioaktiivisuus

• Alfahajoamisessa radioaktiivisen isotoopin ytimestä irtoaa alfahiukkanen eli heliumydin. Tämä voidaan ilmaista yleisesti reaktioyhtälöllä:
  
  ​[[$ \quad ^A_Z\text{X} \rightarrow ^{A-4}_{Z-2}\text{Y}+^4_2\text{He} $]]​

• Beeta^- -hajoamisessa​ ytimen neutroni muuttuu protoniksi, elektroniksi ja antineutriinoksi. Tämä voidaan ilmaista yleisellä yhtälöllä: 
  
  ​[[$ \quad ^A_Z\text{X} \rightarrow ^{A}_{Z+1}\text{Y}+^0_{-1}\text{e}+\bar{v} $]]​

• Beeta⁺-hajoamisessa ytimen protoni muuttuu neutroniksi, positroniksi ja neutriinoksi. ​
  
  [[$ \quad ^A_Z\text{X} \rightarrow ^{A}_{Z-1}\text{Y}+^0_{+1}\text{e}+v $]]

• Elektronisieppauksessa ydin kaappaa elektronin omalta elektronikuoreltaan, jolloin sen protoni muuttuu neutroniksi ja neutriinoksi. 
  
  [[$ \quad \text{e}+^A_Z\text{X} \rightarrow ^{A}_{Z-1}\text{Y}+v $]]​​

Ydinreaktioiden energia

• Ydinreaktiossa joko vapautuu tai sitoutuu energiaa. Tulos riippuu siitä, kummassa tilanteessa nukleonit ovat tiiviimmin sitoutuneet toisiinsa: lähtöytimissä vai syntyvissä ytimissä.
• Reaktion energia saadaan laskemalla "lopputuotteiden massat" ja "alkutuotteiden massat" sekä muuttamalla tämä massa energiaksi vastaavuuden [[$E=mc^2$]] mukaisesti.
• Jos saatu reaktioenergia on positiivinen, lopputuotteiden massa oli suurempi ja reaktiossa massaan sitoutunut energia kasvoi, eli reaktio tarvitsee energiaa.
• Jos taas reaktioenergia on negatiivinen, lopputuotteiden massa oli pienempi ja reaktiossa vapautui massaan sitoutunutta energiaa.
• Hajoamisreaktioiden energiat saadaan tällä samalla periaatteella hajoamistavasta riippumatta. Koska radioaktiivinen hajoaminen tapahtuu spontaanisti, hajoamisessa vapautuu energiaa.

Hajoamislaki

• Radioaktiivisesta näytteestä hajoaa tietyssä ajassa aina yhtä suuri prosenttiosuus.
• Näytteessä jäljellä olevien radioaktiivisten ydinten määrä hetkellä [[$t$]] noudattaa mallia [[$N(t)=N_0e^{-\lambda t}$]], missä [[$\lambda$]] on hajoamisvakio ja [[$N_0$]] ydinten lukumäärä alkuhetkellä. Mitä suurempi hajoamisvakio on, sitä nopeammin näyte hajoaa.
• Hajoamisvakion sijaan hajoamisnopeutta kuvataan usein puoliintumisajalla [[$T_{1/2}$]], joka kertoo, missä ajassa puolet radioaktiivisista ytimistä hajoaa. Puoliintumisaika liittyy hajoamisvakioon: [[$T_{1/2}=\dfrac{\ln 2}{\lambda}$]].
• Näytteen aktiivisuus kertoo, kuinka monta hajoamista siinä tapahtuu sekunnissa. Aktiivisuuden yksikkö on becquerel, Bq (sama kuin 1/s). Aktiivisuus liittyy hajoamisvakion kautta radioaktiivisten ydinten määrään: [[$A=\lambda N$]]