원자의 질량과 에너지

원자의 질량은 원자핵의 핵자 수로 결정되는데, 가장 가벼운 수소 원자 H는 1.67*10^-27kg, 가장 무거운 우라늄 원자가 4.3*10^-25kg입니다. 따라서 일반적으로 쓰고 있는 질량의 단위로는 너무 작기 때문에 원자 물리에서는 핵자 1개의 질량을 기준으로 한 원자질량단위(amu)를 사용하여 원자나 원자핵의 질량을 나타내고 있습니다. 국제 단위(SI)는 12개의 핵자를 가진 전기적으로 중성인 탄소 원자의 질량을 12u로 하여 u의 기준으로 삼고 있습니다

또한 원자, 원자핵, 방사선의 에너지를 나타내는 데 전자볼트(eV)라는 단위를 사용합니다. 1eV는 전하 e의 전자를 1V의 전위차로 가속시켰을 때, 전자가 얻는 운동에너지를 말합니다.

한편, 질량과 에너지는 아인슈타인의 상대성원리에 따라 서로가 등가이며, 질량 m(kg)은

에 의하여 에너지로 변환되며, 모든 물질은 에너지 덩어리로 존재한다고 보고 있습니다.
예를 들면, 1u의 질량을 에너지로 환산하며 다음과 같습니다.

원자, 원자핵의 질량, 원자핵반응 및 방사성붕괴에서 u의 단위로 표시되며 그것을 에너지로 바꿀 때는 그 계수에 931.5MeV를 곱해주면 됩니다.
한편, 질량을 가지고 있지 않은 전자기파(빛,x선,감마선)의 단위 광자(photon)에너지는

위와 같이 나타냅니다.