Число нейтронов в ядре равно N = А – Z. Ядро обозначается химическим символом элемента с нижним Z и верхним А индексами: ZXA. Большинство химических элементов имеют разновидности, называемые изотопами, ядра которых имеют одинаковый атомный номер, но различаются по атомной массе, т.е. они, содержат одинаковое число протонов и различное число нейтронов. (1H1, 1H2, 1H3*). Нуклоны в ядре связаны особыми силами взаимного притяжения, называемые ядерными силами. Они не являются ни гравитационными ни электрическими ни магнитными. По величине они значительно превышают электростатические силы отталкивания между протонами. В настоящее время наиболее вероятной считается мезонная теория ядерных сил, согласно которой нуклоны взаимодействуют друг с другом путем обмена особыми элементарными частицами - мезонами.
Основные свойства ядерных сил:
1. Ядерные силы - короткодействующие. Радиус действия 1013 см. При увеличении расстояния между нуклонами они резко убывают и на расстоянии порядка 10-12 см становятся практически равными нулю.
2. Ядерные силы - сильнодействующие. Они на несколько порядков выше, чем силы любых других известных в природе взаимодействий.
3. Ядерные силы - действуют между нуклонами, независимо от их электрического заряда. Это свойство называется зарядовой независимостью ядерных сил.
4. Они имеют свойство насыщения, т.е. каждый нуклон взаимодействует только с ограниченным числом окружающих его нуклонов, поэтому при увеличении числа нуклонов в ядре ядерные силы не возрастают.
Устойчивость атомных ядер зависит от общего числа нуклонов А в ядре, а также от соотношения числа нейтронов и протонов N/Z. Наиболее прочными являются легкие ядра. По мере увеличения общего числа нуклонов в ядре устойчивость ядра ослабляется, вследствие чего у элементов последнего ряда происходит самопроизвольный распад, называемый одной из разновидностью радиоактивности.