En 1905, en élaborant la théorie de la relativité restreinte, Einstein postule que la masse est une des formes que peut prendre l'énergie.

Postulat d'Einstein : Un système de masse possède lorsqu'il est au repos, une énergie :

avec :

: énergie du système en joules ( )

: masse du système au repos en kilogrammes ( )

: vitesse de la lumière dans le vide ( )

Si le système est en mouvement dans un repère avec une quantité du mouvement p, on peut écrire aussi par la théorie de relativité que :

Conséquence : Si le système (au repos) échange de l'énergie avec le milieu extérieur, (par rayonnement ou par transfert thermique par exemple), sa variation d'énergie et sa variation de masse sont liées par la relation :

• Si alors : le système fournit de l'énergie au milieu extérieur.

• Si alors : le système reçoit de l'énergie du milieu extérieur.

Le joule est une unité d'énergie inadaptée à l'échelle microscopique. On utilise plutôt à cette échelle l'électron volt (notée eV).

On utilise aussi comme unité le .

Dans le domaine de la physique nucléaire, il est possible d'utiliser comme unité d'énergie l'unité de masse atomique (notée ). L'unité de masse atomique est définie comme étant égale au douzième de la masse d'un atome de Carbone .

Par la relation d'Einstein :

figure 14 : Tableau des nucléides pour la précision "u" sur les masses - créé par le noyau - (source La NASA)