A proton és a neutron, azaz a mag alkotói, közös neve
a nukleonok.
A nukleonok sokkal nagyobb tömegűek, mint az elektron.
A neutron kicsit nagyobb tömegű a protonnál:
Mivel a neutron tömege közel azonos a proton tömegével,
ezért első pillantásra megdöbbentő, s igen fontos mérési eredményként adódik
az a tény, hogy az elemek tömegszáma közelítőleg sem fejezhető ki egész
számmal. Kiderült, hogy egy adott elem magjában,
azonos protonszám mellett, különböző számú neutron lehet. A többféle előfordulás
miatt átlagos értékként kapjuk a törtszámmal kifejezett relatív atomtömeg
értéket.
Egy adott elem különböző tömegszámú
atomjai az illető elem izotópjai.
A különböző izotópok tehát kémiailag egyformán, de más
szempontból (például stabilitásukat tekintve) különbözőképpen
viselkednek. Éppen ezért van nagy jelentőségük a magfizikai folyamatokban.
A mérések szerint a protonok és neutronok száma a kis
rendszámú elemek magjában általában azonos. A nagy rendszámú elemek esetén
ez az arány eltolódik a neutronok javára, ami a rendszám és a tömegszám
összehasonlításával jól látható. A tapasztalat a későbbiekben akkor válik
érthetővé, amikor megvizsgáljuk a magot összetartó erőt, ill. az atommag
energiaviszonyait.