O defeito de massa nos núcleos atómicos é a diferença entre sua massa medida experimentalmente e a indicada por seu número mássico A:
Está relacionada com a energia de ligadura do núcleo que se calcula mediante a diferença entre a soma das massas de suas nucleones constituintes e a massa obtida experimentalmente de todo o núcleo.
Exemplo:
Se comparam-se as massas de neutrones e protones com a do hidrógeno-2 (deuterio) ionizado observa-se o seguinte.
Obtém-se um resultado positivo o qual indica que existe uma verdadeira quantidade de matéria que no processo de formação do núcleo se transformou, mediante a famosa equação
, em energia que une o núcleo. A energia correspondente a um uma é de 931,5 MeV, pelo que se se multiplica por este factor, se obtém que a energia de ligadura do deuterón é de 2,23 MeV.
Os dados da massa nuclear e a energia de ligadura são fundamentais à hora de estudar os diferentes processos de decaimiento nuclear possíveis (desintegração do núcleo em outro ou outros de maior energia de ligadura por nucleón).
Para o caso do deuterón podemos ver que a energia de ligadura repartida entre as partículas constituintes é de aproximadamente 1 MeV, o qual é relativamente pouco, e de facto se comprova que se trata de um núclido pouco unido, que não possui estados excitados, pelo que um depósito de energia desta magnitude o desintegraría em neutrón e protón.
O valor máximo de energia de ligadura por nucleón encontra-se na zona do ferro-niquel, com uns 8 MeV por partícula, pelo que estes são os núcleos mais unidos. Isto é que para átomos mais pesados que o ferro a energia de ligadura repartida entre os nucleones constituintes dos núcleos (protones e neutrones) é menor. Isto significa ademais que nenhum processo de fusão nuclear pode ser exoenergético para além da zona da Fé ou Nem, já que levaria às partículas a um estado de menor ligadura, para o qual se requer energia.
Isto tem repercussão no desenvolvimento estelar, já que uma estrela não pode obter energia fundindo núcleos mais pesados que o ferro, pelo que quando chega a este ponto em sua evolução, na que tem esgotado o combustível de fusão mais ligeiro, como H, Tenho, C, etc, se volta incapaz de gerar energia que contenha sua contracção gravitatoria, o que a volta instável.