Noyaux atomiques sont constitués de neutrons et de protons liés par la force forte. Système à plusieurs corps guidée par la nature quantique de la nucléaire — conduit, par exemple, par le principe d'exclusion de Pauli et la notion d'isospin — l'attraction entre un neutron et un proton est plus forte que l'attraction entre deux protons ou entre deux neutrons. Comme une lumière plus stable, en conséquence, les noyaux sont composées d'un nombre égal de protons et de neutrons. à partir de calcium (20 protons), la répulsion coulombienne entre les protons chargés positivement réduit la fixation du système nucléaire afin d'avoir les plus stables isotopes d'un élément plus de neutrons que de protons. De la 3000 noyaux qui ont été produites dans des laboratoires, seulement environ 300 sont stables. Les autres noyaux sont de courte durée et sujette à la pourriture jusqu'à ce qu'un noyau stable. L'étude de ces soi-disant des noyaux exotiques qui existent souvent uniquement pour les fractions de seconde s'est avérée cruciales pour la compréhension de la force nucléaire et continue de fournir une contribution importante pour l'astrophysique nucléaire dans la quête d'expliquer la composition isotopique de l'univers.