En pocas palabras, los físicos ahora mismo están seguros de decir que hay cuatro cosas fundamentales que suceden:

1. Los protones y los neutrones se pegan. (La «interacción nuclear fuerte».)
2. Los neutrones a veces se «separan» en un protón, un electrón y un antineutrino. A veces esto también puede ocurrir a la inversa. (La «interacción nuclear débil», también conocida como «desintegración beta» o «radiactividad».)
3. Las cargas positivas repelen a otras cargas positivas y atraen a las negativas. (La «interacción electromagnética», también conocida como «química» y «luz».)
4. Las cosas se caen. («La interacción gravitatoria».)

(Dije que estaban en orden de «fuerza cotidiana decreciente», pero eso no es muy preciso dado que estas cosas escalan de forma diferente con la distancia, etc. Pero este es el orden aproximado en el que deberías pensar en el problema que te interesa.)

Todo lo demás a lo que estás acostumbrado es causado por estas 4 interacciones fundamentales. Por ejemplo, cuando estás sentado en una silla, secretamente la fuerza que te mantiene en pie es una fuerza de las nubes de electrones alrededor de los núcleos que se repelen entre sí, así que esto es principalmente las fuerzas «electromagnéticas» en juego que se oponen a las fuerzas «gravitacionales» que tiran de ti hacia abajo.

También hay una ligera sutileza que estas 4 interacciones no cubren por completo, pero todo físico la conoce: dice que «dos partículas idénticas no pueden permanecer en un estado idéntico.» Esto suele significar que esas partículas tienen que ocupar estados cada vez más energéticos. ¡Resulta que gran parte de la estructura de la tabla periódica proviene de esta regla! Esta regla dice, en definitiva, que el número de columnas que añades (cuando añades columnas a la tabla periódica) debe ser el doble del siguiente número impar: así que ves que empezamos añadiendo 2 columnas, luego añadimos 6 columnas, luego añadimos 10 columnas, luego añadimos 14 columnas; la física dice que el siguiente número de columnas a añadir sería 18 y que el patrón se ve cuando divides por 2, primero añades un par, luego tres pares, luego cinco pares, luego siete pares: números impares crecientes. Y esto es sólo porque cada nuevo electrón tiene que estar (a) orbitando más lejos y (b) posiblemente girando más rápido.

Así que a medida que un núcleo se hace más y más grande, ocurre una historia similar. Los neutrones y protones cooperan debido a la interacción nuclear fuerte. Resulta que les gusta pegarse unos a otros. Pero entonces se produce el segundo efecto: si un núcleo tiene demasiados protones, éstos tienen que estar en estados de alta energía realmente espinados en el núcleo, porque los estados de menor energía ya están ocupados por otros protones. Pero hay estados de neutrones de menor energía que están desocupados. En algún momento se vuelve energéticamente favorable para un protón la desintegración beta inversa en un positrón más un neutrón más un neutrino, de modo que el neutrón puede caer en ese estado de menor energía.

Así que eso es lo que hacen los neutrones en el núcleo: son «más o menos tan pegajosos» como los protones, pero son partículas diferentes que pueden ocupar los otros estados.

Ahora también podrías pensar, «oh, esos protones se repelen también, debido a la interacción electromagnética». Y eso es cierto, pero es un efecto más débil que cualquiera de estos. Ese efecto se equilibra básicamente a partir de un determinado número atómico, que resulta ser el del hierro. Todos los átomos más pequeños son impulsados más por la fuerza nuclear fuerte para querer «fusionarse» en átomos más grandes, tratando de ser hierro. Y todos los átomos más grandes son impulsados más por la repulsión electromagnética para querer «fisionarse» en átomos más pequeños. (Pero, por supuesto, hasta que se llega a números atómicos intrínsecamente inestables como el uranio, todavía se pueden tener pequeños estados estables de átomos más grandes que el hierro, en los que si se dispara un neutrón en el núcleo podría desmoronarse, pero por ahora está sacudiéndose con seguridad.)

Ver también: Los artículos de Wikipedia sobre núclidos estables y energías de enlace nuclear.