Pulau kestabilan nuklir
Latar belakang > Kestabilan nuklida

Komposisi sebuah nuklida atau inti atom ditentukan oleh jumlah proton Z (disebut juga nomor atom) dan jumlah neutron N, dan jumlah Z + N adalah bilangan massa, A. Inti-inti dengan nomor atom yang sama merupakan unsur yang sama, dan nomor atom tersebut menentukan posisi unsur itu di tabel periodik. 3300 nuklida yang diketahui saat ini (dengan kombinasi Z dan N yang berbeda) biasanya digambarkan dalam sebuah tabel atau diagram dengan dua dimensi yang menunjukkan bilangan Z dan N (lihat gambar), dan nuklida yang tidak stabil diindikasikan dengan waktu paruhnya. Hingga 2019, 252 nuklida diketahui bersifat stabil (tidak pernah diamati mengalami peluruhan). Unsur terakhir yang diketahui memiliki isotop stabil adalah timbal (Z = 82). Semakin berat suatu unsur biasanya semakin berkurang kestabilannya (diukur berdasarkan waktu paruh isotop berumur terpanjang). Semakin tinggi jumlah proton suatu unsur, biasanya dibutuhkan rasio neutron:proton yang lebih tinggi agar stabil, tetapi kestabilan juga menurun jika rasio ini terlalu tinggi. Alhasil, baik jumlah neutron terlalu tinggi atau terlalu rendah akan menyebabkan inti atom menjadi tidak stabil.
Kestabilan inti ditentukan oleh energi pengikatannya, semakin tinggi energi pengikatan maka semakin stabil suatu inti. Energi pengikatan per nukleon (proton atau neutron) meningkat selaras dengan nomor atom hingga kawasan sekitar A = 60, lalu menurun. Jika sebuah inti atom dapat dibelah menjadi dua bagian yang memiliki total energi lebih rendah (akibat energi pengikatan lebih tinggi), maka inti tersebut tidak stabil. Inti ini dapat bertahan untuk sementara waktu karena adanya perintang potensial yang menghalangi pembelahan tersebut, tetapi perintang ini dapat diterobos dengan penerowongan kuantum. Semakin kecil perintang ini dan semakin kecil total massa hasil pembelahan, maka semakin besar kemungkinan terjadinya pembelahan per satuan waktu, sehingga waktu paruhnya lebih pendek.
Proton-proton dan neutron-neutron dalam suatu inti terikat dengan adanya tarikan gaya nuklir kuat, yang mengimbangi gaya tolak-menolak antara proton-proton yang bermuatan positif akibat hukum Coulomb. Pada inti-inti yang lebih besar, dibutuhkan lebih banyak neutron (yang tidak memiliki muatan listrik) untuk mengimbangi gaya tolak-menolak proton yang semakin besar. Saat para ilmuwan mulai menyintesis unsur-unsur berat yang tidak ditemukan di alam, mereka menemukan kestabilan unsur semakin berkurang dengan semakin besarnya nomor massa. Karena itu, muncul spekulasi bahwa suatu saat tabel periodik akan berakhir karena tidak ada lagi unsur yang mungkin disintesis. Para penemu plutonium (nomor atom 94) sempat mempertimbangkan menamakannya "ultimium" (dari kata Latin yang berarti "terakhir"). Selanjutnya ditemukan unsur-unsur yang lebih berat, tetapi sebagian langsung meluruh dalam beberapa mikrosekon, sehingga timbul dugaan bahwa keberadaan unsur-unsur yang lebih berat akan dicegah oleh pembelahan spontan. Pada 1939, ilmuwan memperkirakan batas atas tabel periodik adalah sekitar nomor atom 104, dan setelah ditemukannya unsur-unsur setelah aktinida (golongan aktinida berakhir dengan Z = 103) pada awal 1960-an perkiraan ini direvisi menjadi 108.