Med et par ord kan fysikere lige nu med sikkerhed sige, at der er fire fundamentale ting, der sker:

1. Protoner og neutroner hænger sammen. (Den “stærke nukleare vekselvirkning”.)
2. Neutroner “falder nogle gange fra hinanden” til en proton, en elektron og en antineutrino. Nogle gange kan det også ske omvendt. (Den “svage kernevekselvirkning”, også kendt som “beta-henfald” eller “radioaktivitet”.)
3. Positive ladninger frastøder andre positive ladninger og tiltrækker negative ladninger. (Den “elektromagnetiske vekselvirkning”, også kendt som “kemi” og “lys”.)
4. Ting falder ned. (“Den gravitationelle vekselvirkning”.)

(Jeg sagde, at disse var i rækkefølge efter “aftagende dagligdags styrke”, men det er ikke særlig præcist, da disse ting skalerer forskelligt med afstanden osv. Men det er den grove rækkefølge, som du bør tænke på det problem, du er interesseret i.)

Alt andet, du er vant til, er forårsaget af disse 4 fundamentale vekselvirkninger. Når du f.eks. sidder på en stol, er den kraft, der holder dig oppe, i al hemmelighed en kraft fra elektronskyer omkring atomkerner, der frastøder hinanden, så det er hovedsageligt de “elektromagnetiske” kræfter, der er på spil, som modsætter sig de “gravitationelle” kræfter, der trækker dig ned.

Der er også en lille finesse, som disse 4 vekselvirkninger ikke helt dækker, men som enhver fysiker kender til: Den siger, at “to identiske partikler ikke kan forblive i en identisk tilstand”. Det betyder normalt, at disse partikler må indtage højere og højere energitilstande. Det viser sig, at en stor del af strukturen i det periodiske system stammer fra denne regel! Denne regel siger i sidste ende, at antallet af kolonner, man tilføjer (når man tilføjer kolonner til det periodiske system), skal være to gange det næste ulige tal: så man ser, at vi starter med at tilføje 2 kolonner, så tilføjer vi 6 kolonner, så tilføjer vi 10 kolonner, så tilføjer vi 14 kolonner; fysikken siger, at det næste antal kolonner at tilføje ville være 18, og at mønsteret ses, når man dividerer med 2, man tilføjer først et par, så tre par, så fem par, så syv par: stigende ulige tal. Og det er bare fordi hver ny elektron skal (a) kredse længere væk og (b) muligvis dreje hurtigere.

Så efterhånden som en kerne bliver større og større, sker der en lignende historie. Neutronerne og protonerne samarbejder på grund af den stærke kernevekselvirkning. De, viser det sig, kan virkelig godt lide at klæbe til hinanden! Men så sætter den anden effekt ind: Hvis en kerne har for mange protoner, skal de være i virkelig spinnede højenergitilstande i kernen, fordi de lavere energitilstande allerede er besat af andre protoner! Men der findes neutrontilstande med lavere energi, som ikke er besat. På et tidspunkt bliver det energimæssigt gunstigt for en proton at omvendt beta-henfald til en positron plus en neutron plus en neutrino, således at neutronen kan falde ind i den lavenergitilstand.

Så det er det, neutronerne gør i kernen: de er “omtrent lige så klæbrige” som protonerne, men de er forskellige partikler, der kan indtage de andre tilstande.

Nu tænker man måske også: “Åh, de der protoner frastøder også hinanden på grund af den elektromagnetiske vekselvirkning.” Og det er sandt, men det er en svagere virkning end nogen af disse to. Denne effekt udligner sig stort set ved et bestemt atomnummer, som tilfældigvis er jern. Alle de mindre atomer er mere drevet af den stærke kernekraft til at ville “smelte” sammen til større atomer og forsøge at blive til jern. Og alle de større atomer er mere drevet af den elektromagnetiske frastødning til at ønske at “spalte” sig i mindre atomer. (Men selvfølgelig kan man, indtil man kommer til iboende ustabile atomnumre som uran, stadig have små stabile tilstande af større end jernatomer, hvor hvis man fyrer en neutron ind i kernen, kan den falde fra hinanden, men lige nu rokker den sikkert rundt.)

Se også: Se også: Wikipedias artikler om stabile nuklider og nukleare bindingsenergier.