Fysikerna är just nu säkra på att det finns fyra grundläggande saker som händer:

1. Protoner och neutroner håller ihop. (Den ”starka kärninteraktionen”.)
2. Neutroner ”faller ibland isär” till en proton, en elektron och en antineutrino. Ibland kan detta också ske i motsatt riktning. (Den ”svaga kärninteraktionen”, även känd som ”betasönderfall” eller ”radioaktivitet”.)
3. Positiva laddningar stöter bort andra positiva laddningar och drar till sig negativa laddningar. (Den ”elektromagnetiska växelverkan”, även känd som ”kemi” och ”ljus”.)
4. Ting faller ner. (”Den gravitationella växelverkan”.)

(Jag sa att dessa var i ordning efter ”minskande vardagsstyrka”, men det är inte särskilt exakt med tanke på att dessa saker skalar olika med avståndet osv. Men detta är den grova ordning som du bör tänka på det problem du är intresserad av.)

Allt annat som du är van vid orsakas av dessa 4 grundläggande interaktioner. När du till exempel sitter på en stol är den kraft som håller dig uppe i hemlighet en kraft från elektronmoln runt kärnor som stöter bort varandra, så det är främst de ”elektromagnetiska” krafterna som är på spel som motsätter sig de ”gravitationella” krafter som drar ner dig.

Det finns också en liten finess som dessa 4 växelverkningar inte helt och hållet täcker, men som alla fysiker känner till: den säger att ”två identiska partiklar kan inte förbli i ett identiskt tillstånd”. Detta innebär vanligtvis att dessa partiklar måste inta högre och högre energitillstånd. Det visar sig att en stor del av det periodiska systemets struktur kommer från denna regel! Denna regel säger i slutändan att antalet kolumner du lägger till (när du lägger till kolumner i det periodiska systemet) måste vara dubbelt så många som nästa udda tal: så du ser att vi börjar med att lägga till 2 kolumner, sedan lägger vi till 6 kolumner, sedan lägger vi till 10 kolumner, sedan lägger vi till 14 kolumner; fysiken säger att nästa antal kolumner som ska läggas till skulle vara 18 och att mönstret ses när du dividerar med 2, du lägger först till ett par, sedan tre par, sedan fem par och sedan sju par: ökande udda tal. Och detta beror bara på att varje ny elektron måste a) kretsa längre bort och b) eventuellt snurra snabbare.

När kärnan blir större och större sker en liknande historia. Neutronerna och protonerna samarbetar på grund av den starka kärninteraktionen. Det visar sig att de verkligen gillar att hålla fast vid varandra! Men sedan slår den andra effekten igenom: om en kärna har för många protoner måste de befinna sig i riktigt spinniga högenergitillstånd i kärnan, eftersom de lägre energitillstånden redan är upptagna av andra protoner! Men det finns neutrontillstånd med lägre energi som inte är upptagna. Vid någon tidpunkt blir det energimässigt gynnsamt för en proton att omvänt beta sönderfalla till en positron plus en neutron plus en neutrino, så att neutronen kan falla in i det lägsta energitillståndet.

Det är alltså vad neutronerna gör i kärnan: de är ”ungefär lika klibbiga” som protonerna, men de är olika partiklar som kan inta de andra tillstånden.

Nu kan man också tänka: ”Åh, de där protonerna stöter bort varandra också, på grund av den elektromagnetiska växelverkan”. Och det är sant, men det är en svagare effekt än någon av dessa. Den effekten balanserar i princip vid ett visst atomnummer, vilket råkar vara järn. Alla de mindre atomerna drivs mer av den starka kärnkraften att vilja ”smälta samman” till större atomer, som försöker bli järn. Och alla större atomer drivs mer av den elektromagnetiska avstötningen att vilja ”klyvas” till mindre atomer. (Men naturligtvis kan man, tills man kommer till i sig instabila atomnummer som uran, fortfarande ha små stabila tillstånd av atomer som är större än järn, där om man avfyrar en neutron in i kärnan så kan den falla isär, men för tillfället rör den sig säkert.)

Se även: Se även: Wikipedias artiklar om stabila nuklider och nukleära bindningsenergier.