Существование тяжёлых элементов связано с устойчивостью ядер через соотношение числа протонов и нейтронов в ядре. 5

Ядра с чётным числом протонов и нейтронов более стабильны. 5 Особенно устойчивы ядра с так называемым магическим числом протонов или нейтронов — 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126. 5 Наиболее стабильны «дважды магические ядра», у которых число и нейтронов, и протонов — магическое. 5

Если в ядре много протонов, что характерно для тяжёлых ядер, их взаимное кулоновское отталкивание становится заметным. 2 Чтобы компенсировать это отталкивание, ядру необходимы незаряженные частицы — нейтроны. 2 Они притягиваются друг к другу и к протонам вследствие ядерных сил и не отталкиваются друг от друга кулоновскими силами. 2

Если тяжёлые ядра недогружены нейтронами (перегружены протонами), их период полураспада уменьшается. 2 Например, свинец со 126-ю нейтронами стабилен, а другой его изотоп, в ядре которого на один нейтрон больше, распадается за три с лишним часа. 5