Vì sao một số nhân không bền?
Khi Pierre và Marie Curie đã bắt đầu tự hỏi về nguồn gốc của tính phóng xạ, thì họ vẫn chưa biết cấu trúc của nguyên tử. Nhưng họ cảm thấy rằng hiện tượng này bắt nguồn từ nhân, như bài báo mà Marie Curie đã đăng trong Tạp chí khoa học đại cương (Revue générale des sciences) năm 1899 cho thấy: ''Nguyên tử, vốn không phân chia được về mặt hóa học, nhưng ở đây lại phân chia được, và các nguyên tử con ở trạng thái chuyển động.'' Trên thực tế, nguồn gốc tính không bền của các nhân phóng xạ có quan hệ chặt chẽ với lực cố kết của nó. Các nuclon (nơtron và proton) được liên kết với nhau bằng một sức hút, gọi là “tương tác hạt nhân mạnh”. Tâm của nó rất ngắn, vào khoảng femtomet (10-15m), nghĩa là vào cỡ một nuclon. Một lực khác, đối kháng với lực trên, cũng tác dụng trong nhân, là sức đẩy Coulomb. Nó có xu hướng đẩy lùi hai hạt có điện tích cùng dấu. Vì vậy các proton tích điện dương cách xa nhau. Ngược lại, các nơtron, vì trung hòa về điện nên không phải chịu lực này. Khi các nhân được hình thành, trong Vũ trụ có một nhiệt độ kỳ lạ, thuận lợi cho sự kết hợp các nuclon. Chỉ có thể xét ba dạng hình trong những điều kiện này. Số nơtron và proton trong tập hợp có thể hoàn toàn ngẫu nhiên, nên lực hạt nhân mạnh và sức đẩy Coulomb hoàn toàn bù nhau. Nhân được tạo ra như vậy bền. Ngược lại, nếu các lực không quá cân xứng, thì tập hợp hoàn toàn không bền và sẽ không tồn tại.
Cuối cùng, trong trường hợp có vài nghìn nhân (cho đến nay khoảng 2.600 trong số này đã được chứng minh), thì có một tình huống trung gian, trong đó nhất định nhân sẽ không bền theo nghĩa đúng, nhưng nó vẫn tồn tại trong một thời gian có hạn trước khi phân rã để tạo thành một nguyên tố khác. Thời gian này tùy thuộc vào sự mất cân xứng giữa hai lực: sự mất cân xứng càng nhiều thì “tuổi thọ”, của nhân sẽ càng ngắn. Các nhân phóng xạ đã biết có tuổi thọ từ chưa đến một phần triệu giây tới hàng tỷ năm. Cần lưu ý rằng thời gian này chỉ có thể xác định về mặt thống kê. Người ta nó rằng “thời gian bán hủy'' hoặc ''thời gian phóng xạ'' để chỉ thời gian trong đó một nửa số nhân không bền giống nhau tự phân rã.
