În câteva cuvinte, fizicienii în momentul de față sunt încrezători în a spune că există patru lucruri fundamentale care se întâmplă:

1. Protonii și neutronii se lipesc între ei. („Interacțiunea nucleară puternică”.)
2. Neutronii se „dezmembrează” uneori în proton, electron și antineutrino. Uneori, acest lucru se poate întâmpla și în sens invers. („Interacțiunea nucleară slabă”, cunoscută și sub numele de „dezintegrare beta” sau „radioactivitate”.)
3. Cărțile pozitive resping alte sarcini pozitive și atrag sarcini negative. („Interacțiunea electromagnetică”, cunoscută și sub numele de „chimie” și „lumină”.)
4. Ceasurile cad. („Interacțiunea gravitațională”.)

(Am spus că acestea sunt în ordinea „scăderii forței zilnice”, dar nu este foarte precis, având în vedere că aceste lucruri se scalează diferit în funcție de distanță etc.). Dar aceasta este ordinea aproximativă în care ar trebui să vă gândiți la problema care vă interesează.)

Toate celelalte lucruri cu care sunteți obișnuiți sunt cauzate de aceste 4 interacțiuni fundamentale. De exemplu, atunci când stați pe un scaun, în secret, forța care vă ține sus este o forță a norilor de electroni din jurul nucleelor care se resping între ei, deci este vorba în principal de forțele „electromagnetice” care se opun forțelor „gravitaționale” care vă trag în jos.

Există, de asemenea, o mică subtilitate pe care aceste 4 interacțiuni nu o acoperă complet, dar fiecare fizician o cunoaște: ea spune că „două particule identice nu pot rămâne într-o stare identică”. Acest lucru înseamnă, de obicei, că acele particule trebuie să ocupe stări din ce în ce mai înalte de energie. Se pare că o mare parte din structura tabelului periodic provine din această regulă! Această regulă spune, în cele din urmă, că numărul de coloane pe care le adăugați (atunci când adăugați coloane în tabelul periodic) trebuie să fie de două ori mai mare decât următorul număr impar: deci vedeți că începem prin a adăuga 2 coloane, apoi adăugăm 6 coloane, apoi adăugăm 10 coloane, apoi adăugăm 14 coloane; fizica spune că următorul număr de coloane de adăugat ar fi 18 și că modelul se observă atunci când împărțiți la 2, mai întâi adăugați o pereche, apoi trei perechi, apoi cinci perechi, apoi șapte perechi: numere impare în creștere. Și asta doar pentru că fiecare nou electron trebuie să fie (a) să orbiteze mai departe și (b) eventual să se rotească mai repede.

Deci, pe măsură ce un nucleu devine din ce în ce mai mare, se întâmplă o poveste similară. Neutronii și protonii cooperează datorită interacțiunii nucleare puternice. Se pare că le place foarte mult să se lipească unul de celălalt! Dar apoi intervine cel de-al doilea efect: dacă un nucleu are prea mulți protoni, aceștia trebuie să se afle în stări de înaltă energie cu spin foarte puternic în nucleu, deoarece stările de energie inferioară sunt deja ocupate de alți protoni! Există însă stări neutronice de energie inferioară care sunt neocupate. La un moment dat, devine favorabil din punct de vedere energetic ca un proton să se dezintegreze invers-beta în pozitron plus un neutron plus un neutrino, astfel încât neutronul să poată cădea în acea stare de cea mai joasă energie.

Așa că asta fac neutronii în nucleu: sunt „cam la fel de lipicioși” ca și protonii, dar sunt particule diferite care pot ocupa celelalte stări.

Acum v-ați putea gândi, de asemenea, „oh, acei protoni se resping între ei, de asemenea, datorită interacțiunii electromagnetice”. Și acest lucru este adevărat, dar este un efect mai slab decât oricare dintre acestea. Acest efect se echilibrează practic la un anumit număr atomic, care se întâmplă să fie fierul. Toți atomii mai mici sunt împinși mai mult de forța nucleară puternică să vrea să „fuzioneze” împreună în atomi mai mari, încercând să fie fier. Iar toți atomii mai mari sunt împinși mai mult de repulsia electromagnetică pentru a dori să se „scindeze” în atomi mai mici. (Dar, bineînțeles, până când se ajunge la numere atomice intrinsec instabile, cum ar fi Uraniul, puteți avea încă mici stări stabile de atomi mai mari decât fierul, în care, dacă trageți un neutron în nucleu, acesta s-ar putea destrăma, dar deocamdată se mișcă în siguranță.)

Vezi, de asemenea: Articolele de pe Wikipedia despre nuclizii stabili și energiile de legătură nucleară.

.