По современным представлениям электроны в атоме занимают пространство вокруг ядра, имеющего положительный заряд Ze, где Z– порядковый номер в таблице Менделеева и, соответственно, количество электронов в электронной оболочке. Ядерное ядро состоит из элементарных частиц – протонов и нейтронов. Протон (р) имеет положительный заряд, равный заряду электрона, и массу покоя mp = 1,6726×10-27 кг.
Нейтрон (п) – нейтральная частица с массой покоя mn = 1,6749×10-27 кг. Протоны и нейтроны называются нуклонами. Общее число нуклонов в атомном ядре называются массовым числом (А).
Ядра с одинаковым Z, но разными А (т.е. с разными числами нейтронов N = A — Z) называются изотопами, а ядра с одинаковыми А, но разными Z – изобарами.
Радиус ядра задается эмпирической формулой:
,
где 
= (1,3 … 1,7)×10-15 м.
Исследования показали, что атомные ядра являются устойчивыми образованиями. Массу ядер определяют с помощью масс-спектрометра. Энергия, которую необходимо затратить, чтобы расщепить ядро на отдельные нуклоны, называется энергией связи ядра. Энергия связи нуклонов в ядре вычисляется по формуле:
,
где величина Dm, равная
,
называется дефектом массы.