En una imagen SIMPLE puedes decir:
Los protones y los neutrones se atraen entre sí por la fuerza fuerte (residual).
Los protones se repelen entre sí por la fuerza electromagnética.
Por lo tanto, tener solo protones hará que el átomo sea inestable y agregar neutrones ayudará a “pegar” los protones en el núcleo.
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Esa simple imagen es correcta, pero no toda la historia.
En primer lugar, los neutrones individuales, fuera de un núcleo, son inestables. Tienen una vida útil de aproximadamente 15 minutos hasta que se someten a la desintegración beta en neutrinos de protones, electrones y antielectrones.
Además, en un núcleo, los protones y los neutrones intercambian continuamente los mesones pi (piones):
Así que hay más cosas que la simple imagen.
Los neutrones se descomponen en protones porque es energéticamente favorable, los protones tienen una masa más baja (es decir, menos energía).
Mientras el número esté equilibrado, la energía de unión debido a la fuerza fuerte dará lugar al estado de energía más bajo que es el átomo estable.
Sin embargo, si un núcleo con el mismo número de nucleones N = p + n, pero con muchos más neutrones, n >> p será muy desfavorable desde el punto de vista energético y los neutrones comenzarán a descomponerse en protones para reducir la energía o el núcleo.
Es por eso que los átomos muy grandes son todos inestables: es más energéticamente favorable dividir el núcleo.
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Probablemente hay más cosas en juego, especialmente en núcleos muy grandes, pero lo dejaré a los expertos de la física nuclear.