Svar:
Hej Johanna! Till att börja med får vi dela upp frågan i två: globalt (för alla kärnor) och på detaljnivå.

Stabiliteten (maximal bindningsenergi) kan uppskattas mycket väl med vätskedroppsmodellen som är en modell där man betraktar en atomkärna som en droppe av en icke sammantryckbar "vätska" bestående av nukleoner sammanhållna av starka växelverkanskraften med kort räckvidd, se massformeln Semi-empirical_mass_formula.

Nedanstående bild illustrerar O-16 (8 protoner och 8 neutroner) och C-16 (6 protoner och 10 neutroner. För enkelhets skull antar vi att varje nivå tar två nukleoner (spinn-up och spinn-ner) och att avståndet mellan tillstånden är konstant). Vi ser att en jämnare fördelning av nukleoner (O-16) har mer bindningsenergi än den ojämna i C-16. O-16 är alltså stabilare. Tendensen att kärnor föredrar lika många neutroner som protoner reflekteras i massformels asymmetriterm

a_A (N-Z)²/A

För tyngre kärnor förskjuts tendensen mot att de stabilaste kärnorna har fler neutroner än protoner. Anledningen till detta är Coulomb-repulsionen (lång räckvidd) som reflekteras i Coulomb-termen

a_C Z(Z-1)/A^1/3

Denna relativt enkla massformel Semi-empirical_mass_formulaThe_formula beskriver mycket väl bindningsenergin för grundtillståndet som funktion av masstalet A för de mest stabila kärnorna, se fråga [19206] och [14847].

På detaljnivå (hacken i kurvan i fråga [14847]) och för exaktare värden behöver man utföra mer sofistikerade kvantmekaniska beräkningar.

/Peter E 2013-06-12