A Nap és a csillagok kimeríthetetlennek tűnő energiaforrások. Az anyagot magreakciók segítségével energiává alakítják át. Ehhez hasonló folyamatokat nekünk is sikerült az uralmunk alá hajtani és energiát termelni. Jeleneg a nukleáris energia a világ elektromos áramtermelésének 16%-át adja.
A maghasadás (atommagok szétszakadása) és a magfúzió (atommagok egyesülése) olyan magfizikai folyamatok, amelyek a keletkező atommag számára a magreakciók végbemenetele után már szükségtelen energia leadásával járnak.
A hasadás kifejezés szétszakításra utal, tehát a maghasadás során egy atommag két vagy három darabra esik szét. Azt találták, hogy a maghasadáskor keletkező reakciótermékek tömege a kiinduló atommag vagy az egymással reakcióba lépő atommagok tömegénél kisebb, ami ennek az eredeti atommagot összetartó energiának a kibocsátáshoz vezet. Ez a folyamat játszódhat le a nehéz elemek esetén (például urániumnál).
Ehhez hasonlóan a fúzió szó atommagok egyesülésére utal. A magfúzió során a reakciótermékek (másként leánymagok) teljes tömege kisebb, mint az eredeti atommag vagy az egymással reakcióba lépő atommagok tömege, annak ellenére, hogy itt egyesülésről van szó. Ez azért van így, mert a könnyű atommagoknak (például a héliumnak) több energiára van szükségük az egyedülálló létezéshez, mint ha másokkal egyesülve élnek tovább. Így két könnyű atommag egyesülésekor energiakibocsátás történik. A magfúzió sokkal gyakoribb a természetben, mint a maghasadás, és a legkönnyebb elemek (hidrogén, hélium, szén) esetén a legjellemzőbb.Általánosan azt mondhatjuk, hogy ha egy atommagot nukleonok egymáshoz "ragasztásával" hozunk létre, akkor kisebb lesz a keletkező atommag tömege, mint az eredeti, különálló nukleonok össztömege. Ezt a jelenséget tömeghiánynak nevezzük.
Az energia SI egysége a Joule (J), de ez túl nagy ahhoz, hogy egy atommag által kibocsátott energiát megadjuk. Rendszerint a MeV (millió elektronvolt) egységet használjuk erre a célra, ahol 1MeV = 106eV és 1eV = 1.602177x10-19J.
Az a magfizikai folyamat, amelyben nagy mennyiségű energia kerül kibocsátásra a nehéz atommagok hasadása. Például egy 235U hasadó atommag körülbelül 200 MeV energiát ad le. Ez jelentős mennyiségű energia, ami a következő összehasonlításból is kiderül: