為什麼原子核內的核子數多到一定程度後，就會極不穩定？
原子結構
其實原子核的問題，我們就應該從原子核的角度來思考，要了解原子核，我們就得先來了解一下原子的結構，因為原子核和一般人所想像的還不太一樣。
在上初高中時，我們最常見到的原子結構一般是下面這樣：
這個模型其實是有問題的，那問題到底在哪呢？
首先，電子並沒有特定的軌道，而是呈現概率雲的形式。我們只知道，某個時刻，電子出現在某個位置的概率是多少，而無法具體知道它在哪。
其次，原子核的大小也是有問題的。科學家盧瑟福曾經利用α粒子轟擊金箔，然後就發現大多數的α粒子都直接穿過去，只有極其少的α粒子的軌跡發生偏折。
通過這個實驗，以及後來的科學家一系列的對撞實驗，我們知道原子99.999%以上的空間是空心的。原子核其實非常非常小，如果把原子比喻成足球場那麼大，而原子核可能只有一隻螞蟻那麼大。
所以，問題就來了，為什麼原子核會這麼小呢？
四大作用
上世紀，科學家就發現宇宙中存在著四種基本作用力，它們分別是電磁力、引力、強力和弱力。同時，他們還發現了100多種粒子。所以，他們一直在思考如何將這些東西整合起來，變成一個大一統的理論。不過，這和我們這次要講的關係不大，我們這裡就不贅述了。
我們就來說說，強力和弱力，他們也被稱為強核力和弱核力。這裡的「核」指的就是原子核。要了解強力和弱力的作用，我們就得進一步來了解原子核內部的構造。
原子核內有質子和中子，但是質子和中子並不是基本粒子，它們還可以再分，再分下去就是夸克。
而強核力和弱核力實際上都是在原子核內的作用，首先，我們來說強核力。強核力分兩種，一種是由膠子傳遞的強相互作用，它是用來將夸克束縛在質子或者中子中的一種作用力。
還有一種是介子傳遞的強相互作用，是把質子和中子束縛在原子核內的核力。
而弱相互作用是通過W玻色子和Z玻色子傳遞的力，它和衰變有關。衰變是指放射性元素的原子核內射出粒子，轉而轉變為另外一種元素的過程，比如，鐳放出α粒子後，就會變成氡。
其實不僅僅強相互作用和弱相互作用，電磁相互作用也被統一到了這個粒子物理學標準模型當中，其中傳遞電磁力的是光子。除此之外，還有粒子的質量來源，也就是希格斯玻色子。
物理學家正是通過這套理論，建立起了粒子物理標準模型，給上百個粒子找到了歸宿，同時也解釋了除引力之外的三種作用的機制。至於引力的本質，目前主流的科學理論是愛因斯坦的廣義相對論。
通過上文的講述，我們就可以簡單粗暴地來理解原子核的結構，說白了，三個夸克被膠子綁在一起構成中子或者質子，而質子和中子被綁在一起構成原子核。但是我們要知道的是，強相互作用力實際上是四大作用當中強度最大的，但同時它的作用範圍很窄。
這個範圍大概就是10^-15米左右，正是因為強核力的作用範圍很小，因此，原子核才會那麼小。但這麼小的範圍意味著，原子核內的原子核的質子數和中子數不可以無限多。當太多時，就有可能會發生核裂變的趨勢。如果太少時，就有核聚變的趨勢。那多少是正合適的呢？
鐵原子核
實際上，最穩定的原子核是鐵原子核。我們也說鐵原子核的比結合能最高。
原子序數大於鐵元素的原子核就會裂變的趨勢，比如：原子彈的原理其實就是高順位的元素核裂變。
原子序數小於鐵元素的原子核就有聚變的趨勢，比如：氫彈和太陽內核的燃燒就是氫核聚變。
而你要讓鐵原子核甚至是原子序數更高的元素原子核發生核聚變反應，那就需要輸入大量的能量，而同時釋放出的能量極其小，說白了，這就是一筆賠本的買賣。一般來說，我們很難做到這一點，只有在超新星爆炸時，或者中子星合併時才可以，這可以說是宇宙中的奇觀了，是很罕見的。
因此，鐵元素的原子核是最穩定的元素，之所以會這樣，其實是因為核力雖然很強，但是有作用範圍的，而且這個作用範圍很小，只有10^-15m，只要超過了這個尺度，核力就沒有辦法起到作用了。
