In een paar meer woorden, natuurkundigen op dit moment zijn er zeker van te zeggen dat er vier fundamentele dingen die gebeuren:

1. Protonen en neutronen aan elkaar kleven. (De “sterke kerninteractie”.)
2. Neutronen vallen soms “uit elkaar” in een proton, elektron, en antineutrino. Soms kan dit ook omgekeerd gebeuren. (De “zwakke kern wisselwerking”, ook bekend als “betaverval” of “radioactiviteit”.)
3. Positieve ladingen stoten andere positieve ladingen af en trekken negatieve ladingen aan. (De “elektromagnetische wisselwerking”, ook bekend als “chemie” en “licht”.)
4. Dingen vallen naar beneden. (“De gravitatie wisselwerking”.)

(Ik zei dat deze in volgorde stonden van “afnemende alledaagse sterkte,” maar dat is niet erg precies gezien het feit dat deze dingen anders schalen met afstand enz. Maar dit is de ruwe volgorde waarin je zou moeten denken over het probleem waarin je geïnteresseerd bent.)

Al het andere waar je aan gewend bent wordt veroorzaakt door deze 4 fundamentele interacties. Als je bijvoorbeeld in een stoel zit, is stiekem de kracht die je overeind houdt een kracht van elektronenwolken rond kernen die elkaar afstoten, dus dit zijn vooral de “elektromagnetische” krachten die spelen tegenover de “gravitationele” krachten die je naar beneden trekken.

Er is ook een kleine subtiliteit die deze 4 interacties niet helemaal dekken, maar elke natuurkundige kent die wel: er staat dat “twee identieke deeltjes niet in een identieke toestand kunnen blijven.” Dit betekent meestal dat die deeltjes steeds hogere energietoestanden moeten innemen. Het blijkt dat veel van de structuur van het periodiek systeem uit deze regel voortkomt! Deze regel zegt uiteindelijk dat het aantal kolommen dat je toevoegt (wanneer je kolommen toevoegt aan het periodiek systeem) tweemaal het eerstvolgende oneven getal moet zijn: dus je ziet dat we beginnen met 2 kolommen toe te voegen, dan 6 kolommen, dan 10 kolommen, dan 14 kolommen; de natuurkunde zegt dat het eerstvolgende aantal toe te voegen kolommen 18 zou zijn en dat het patroon te zien is wanneer je deelt door 2, je eerst één paar toevoegt, dan drie paren, dan vijf paren, dan zeven paren: oplopende oneven getallen. En dat is alleen maar omdat elk nieuw elektron (a) verder weg moet draaien en (b) mogelijk sneller ronddraait.

Dus als een kern groter en groter wordt, gebeurt een soortgelijk verhaal. De neutronen en protonen werken samen door de sterke kerninteractie. Het blijkt dat ze heel graag aan elkaar blijven plakken! Maar dan treedt het tweede effect op: als een kern te veel protonen heeft, moeten die wel in heel spinnige hoogenergetische toestanden in de kern zitten, want de lager-energetische toestanden zijn al bezet door andere protonen! Maar er zijn neutronentoestanden met lagere energie, die onbezet zijn. Op een gegeven moment wordt het energetisch gunstig voor een proton om omgekeerd-beta te vervallen in een positron plus een neutron plus een neutrino, zodat het neutron in die laagenergetische toestand kan vallen.

Dat is dus wat de neutronen doen in de kern: ze zijn “ongeveer even kleverig” als de protonen, maar het zijn andere deeltjes die de andere toestanden kunnen innemen.

Nu zou je ook kunnen denken, “oh, die protonen stoten elkaar ook af, vanwege de elektromagnetische wisselwerking.” En dat is waar, maar het is een zwakker effect dan een van deze twee. Dat effect is in principe in evenwicht bij een bepaald atoomnummer, dat toevallig IJzer is. Alle kleinere atomen worden meer door de sterke kernkracht gedreven om samen te smelten tot grotere atomen, in een poging om ijzer te worden. En alle grotere atomen worden meer gedreven door de elektromagnetische afstoting om te willen “splijten” in kleinere atomen. (Maar natuurlijk, totdat je bij intrinsiek onstabiele atoomnummers zoals Uranium komt, kun je nog steeds kleine stabiele toestanden hebben van atomen die groter zijn dan ijzer, waar als je een neutron op de kern afvuurt het misschien uit elkaar valt, maar op dit moment schommelt het veilig rond.)

Zie ook: Wikipedia’s artikelen over stabiele nucliden en nucleaire bindingsenergieën.