بیش از 99.9 درصد از جرم اتم در هسته آن متمرکز است و پروتونها در هسته اتم با وجود نیروی دافعه بارهای همنام قراردارند.با وجود این پروتونها با نیروی جاذبه بسیار قوی در کنار یکدیگر قرار گرفته اند که به آن نیروی هسته ای می گویند.
نیروی هسته ای کوتاه برد است و مستقل از بار الکتریکی است.یعنی بین پروتونها و نوترونها و هردوی آنها یکسان است.به همین جهت به اجزای تشکیل دهنده هسته نوکلئون میگویند.و تفاوتی بین پروتون و نوترون وجود ندارد.
برای پایداری هسته، باید نیروی دافعهٔ الکتروستاتیکی بین پروتون ها با نیروی جاذبهٔ بین نوکلئون ها، که ناشی از نیروی هسته ای است، موازنه شده باشد. ولی به دلیل بلند بُرد بودن نیروی الکتروستاتیکی، یک پروتون تمام پروتون های دیگر درون هسته را دفع می کند، در حالی که یک پروتون یا یک نوترون، فقط نزدیک ترین نوکلئون های مجاور خود را با نیروی هسته ای جذب می کند. به همین دلیل وقتی تعداد پروتون های درون هسته افزایش یابد، اگر هسته بخواهد پایدار باقی بماند، باید تعداد نوترون های درون هسته نیز افزایش یابد.
طبق نمودار زیر، نسبت تعداد پروتونها به نوترونهای عناصر مختلف نمایش داده شده است. پایدارترین هسته بیسمون با بیشترین پروتون یعنی 83 است. به جز توریوم با 90 و اورانیوم با 92 پروتون که در طبیعت یافت می شوند، سایر عناصر با پروتونهای بیشتر از 83 ناپایدارند. واپاشی این دو عنصر نیز بسیار کند است و تاکنون مقدار بسیار کمی از آنها به عناصر سبکتر تبدیل شده است.
هر نقطۀ آبی رنگ نشان دهندۀ یک هستۀ پایدار است. نقاط زرد رنگ هسته های پرتوزای شناخته شده را نشان می دهند.
