La razón es porque la fuerza fuerte no es acumulativa, pero sí la fuerza electromagnética. Ahora, la fuerza fuerte es un poco más complicada, ya que cambia según la cantidad de protones y neutrones, pero no se acumula continuamente a medida que más protones o neutrones están unidos al núcleo, pero la fuerza electromagnética sí.
Digamos que tiene un átomo de helio, 2 protones, 2 neutrones, cada uno está fuertemente unido por la fuerza fuerte y los 2 protones solo se repelen entre sí. Entonces, es 1 fuerza fuerte de atracción, y 1 fuerza electromagnética de repulsión y la fuerza fuerte gana. La fuerza fuerte es 137 veces más fuerte
Ahora, toma uranio, 92 protones. Cada protón y neutrón están unidos al núcleo por la fuerza fuerte, pero es solo una atracción de fuerza fuerte, pero cada protón ahora es rechazado por otros 91 protones con carga positiva. Por lo tanto, tienes 91 pequeñas fuerzas que lo empujan. Esto es mucho menos estable.
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La inestabilidad cuántica siempre ocurre en 83 o más protones (1-82 son en su mayoría estables, excepto Technetium y Promethium, con 43 y 61 protones respectivamente), lo que en sí mismo es bastante curioso. La fuerza fuerte se une más fuerte con combinaciones específicas, y como regla general, los números pares de protones son más estables que los impares. No estoy seguro de por qué, pero parece ser cierto.
Otra razón es la fuerza débil que impide la construcción de núcleos extremadamente grandes.
Por ejemplo, uno debe explicar por qué no puede construir núcleos con más y más neutrones, simplemente aumentando la relación de neutrones a protones.
La respuesta es que los neutrones se descomponen (a través de una interacción débil) en protones (y electrones) siempre que haya un estado cuántico de repuesto para que el protón caiga . Si este no es el caso, entonces la desintegración beta está “bloqueada” por el principio de exclusión de Pauli. Por lo tanto, los núcleos altamente ricos en neutrones serán inestables a la desintegración beta.
Curiosamente, en una corteza estelar de neutrones, la desintegración beta también puede ser bloqueada por electrones degenerados circundantes (si su energía de Fermi es lo suficientemente alta). Allí, puede construir enormes (masa atómica más de 300) núcleos ricos en neutrones.
Más sobre eso aquí: https://en.wikipedia.org/wiki/Ev… y, en términos generales, aquí: http://io9.com/the-oddo-harkins-…
