原子核在核反應後，整個體系的質量和能量（指每個原子核的結合能）都發生了改變，不改變的，隻是“質量數”而已。

質量數隻是一個“純數字”，其基本意義可以理解成為是“原子核中的質子數與中子數的總和”，與原子核的質量沒有直接關系。

在發生核反應時，反應前後的“重子數”必須保持守恒，所以出現了“核反應前後的質子數和中子數的總和”沒有發生改變的情況，但這并不代表質量和能量沒有改變。

再重複一遍，“質量數”隻代表了原子核中的“質子數與中子數的總和”，并不代表任何的“質量”！

人類現在能夠操作的核反應，反應前後質子數和中子數都不變，但并非任何核反應中質子數或中子數都不變。比如，太陽上的質子－質子鍊核聚變反應，第一步的反應中就有中子生成，兩個質子生成一個氘核及一個正電子和中微子，方程式為1H 1H → 2H e νe。

在一些粗略計算中經常認為原子核的質量等于質子的總質量加上中子的總質量(比如質量數等于質子數加中子數)，實際上并不等于。這就涉及到對愛因斯坦質能方程E=mc²的理解。

E=mc²将能量與質量聯系在了一起。質能方程不僅适用于核反應，也适用于化學反應，适用于任何能量的轉化和轉移。化學反應後，生成物的質量并非嚴格等于反應物的質量，虧損的質量乘以光速的平方正好等于化學反應中釋放的化學能。

核子之間存在着庫倫相互作用及強相互作用，将核子拆開或重新組合在一起就要涉及到相互作用力做功，這樣就會有能量發生變化。能量變了就意味着質量變了，質量的變化量正是等于能量的變化量除以光速的平方。

四個氫原子核通過核聚變反應結合成一個氦原子核，核反應前總共有4個質子，而核反應後隻有2個質子；核反應前沒有中子，核反應後有2個中子。因此，在核反應前後，質子數量和中子數量都是不守恒的。不過，核反應前後的重子總數均為4個，這是守恒的。盡管核反應前後重子總數守恒，但質量确實減少了，它們就會轉化為能量被釋放出來。

質子和中子都是由三個誇克組成，但組成它們的誇克是不同的，它們具有質量差異。不過，質子和中子的質量差異并不是核聚變反應質量損失的來源，真正的來源其實是核結合能。根據愛因斯坦的質能方程：E=mc^2，質量和能量是等價的。質子和中子在結合成原子核之後，原子核的總質量會小于自由質子和中子加起來的總質量，那些少去的質量變為核結合能，所以質子和中子才能結合在一起。

把核結合能比上核子數（質子和中子總數）得到比結合能，它表示原子核的穩定性。原子核的比結合能越高，它就越穩定，越不容易發生核聚變反應。各元素的比結合能如下圖所示：

可以看到，氫原子核結合成氦原子核之後，比結合能增大，這部分能量就會被釋放出來。

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