关键在于原子核的稳定性。这不仅是核力与库仑力的平衡，还与由核力导出的质子数与中子数中出现的“幻数”（见文末补充 1）有重要关系。
与电子的幻数类似，原子核也是当壳层填满时最为稳定。在稳定核中，目前为止已经知道的质子幻数为 Z=2，8，…，50，82，中子幻数为 N=2，8，…，82，126。特别是当两者均为幻数（双幻核）时——如质量数 208 的铅（Z=82，N=126）——原子核将非常稳定。单纯像这样考虑的话，可以预言下一个幻数为 Z=114，N=184，即原子序号为 114、质量数为 298 的双幻核会相对稳定，具有较长的半衰期。
对于 114 号元素 Fl，目前已知寿命最长的同位素为 Fl-289，半衰期约为 2.6 秒[1][2]。但上述稳定的同位素 FI-298 目前并未合成出来，科学家推测其α衰变的半衰期至少为 17 天[3][4]。但直接合成 Fl-298 在现阶段是不可能的，因为无法找到为形成 184 个中子的目标与稳定的放射原子核的组合[5]。
若将原子核的变形效果（见文末补充 2）也考虑在内进行详细计算，预想在附近应该还有一些稳定的原子核存在。如下面这张表示存在原子核的核素图，这些原子核已经与已知种类的分布领域分离，成为一个被称为“稳定岛”的区域。目前科学家就正在为发现这个稳定岛而在该领域继续进行着对未知的究极超重原子核的人工合成挑战。
再来看看下面这张更详细的核素图。稳定核主要分布在一条狭窄的近似直线上，约有 300 种。迄今为止对原子核构造与反应等研究基本都是以这些稳定核为中心进行的。
但如果要想知道这张图一直能够延续到哪里为止，那就取决于因β衰变与α衰变而快速衰变的不稳定原子核了。理论上，如下图所示不安定的原子核被预测有 7000 种以上，但是大多数都没有被发现。从过去的研究可以知道，比如中子极端多的不稳定核里，会形成中子的分布扩散至原子核外侧的“中子晕”现象。另外，形成不稳定核时，幻数发生变化的情况也被发现。这种幻数的变化是因为核力中的张量力（依存于 2 个核子的自旋与相对坐标的力，根据配位可以成为引力也可以成为斥力）的出现而产生的。
随着对可能存在的所有不稳定核的合成与性质的探究，原子核地图的景观正逐渐明了起来。期待宇宙的元素合成之谜被解开的一天。
补充 1：幻数
幻数也叫“魔法数”（magic number），在原子核物理学中表示能让原子核特别稳定的质子与中子的数量。
在描述核构造的壳层模型中，壳处于闭壳状态时稳定性高，不容易发生衰变或核裂变。幻数的存在是原子核具有壳层结构的反映。
现在，被广泛认可的幻数有2, 8, 20, 28, 50, 82, 126 这 7 个，原子序数为这些数字的元素与周边的元素相比具有更多的稳定同位素。
但研究也表明在部分中子数量过剩的原子核里，8, 20, 28 这几个幻数会消失，取而代之的是 6[6][7], 16[8], 32[9], 34[10]这几个幻数（但 50 与 82 维持不变）。这个领域被称为“反转之岛”(Island of inversion)。另外，近年的研究还发现，中子过剩的炭同位素的质子数 6 是幻数[11]。
幻数于 1949 年由迈耶尔(M.G.Mayer)和简森(J.H.D.Jensen)提出，并因此获得诺贝尔奖。
补充 2：原子核的变形
原子核就像是由质子和中子构成的孤立液滴一样具有表面且能振动。经典的液滴一般只能是球形，但原子核由于具有超流动性，可以变为各种不同的形状。原子核里不仅有许多质子与中子高密度密集，还有与原子相似的单一粒子轨道，闭壳构造以及幻数的概念，这些都是原子核形成各种形状的基础。一般来说，质子或者中子数接近幻数的话，基态就是球形。偏离幻数的话，单粒子能级密度上升，会出现旋转对称性自发破缺，让原子核变形。多数情况下会变形为橄榄球形旋转。这样的原子核的形状不限于 1 种，而是可以多种形状同时共存。球形或变形状态与在此基础上出现的各种准粒子激发态相竞争的结果，决定了原子核的量子状态。比如在形状的竞争会出现激发态却寿命长的情况，这可能会左右元素合成的理想状态。另外，还有诸如香蕉形、圆环形等多种奇异形状被预言存在，为解释这些原理的研究也在致力进行。近年来还发现不稳定核中，决定单一粒子轨道的构造的幻数竟然也能发生变化，形成一些无法预期的复杂形状或竞争。将不稳定核也纳入原子核的量子状态统一起来从核力进行第一性原理推导，预言奇异形状与其动力学是原子核理论的巨大挑战。让某种原子核进行高速旋转时可发生长轴与短轴的比变为 2:1 的超变形。更快旋转的话，在原子核裂变之前，还被认为会出现长轴与短轴比为 3:1 的 hyper 变形。对 hyper 变形的探索可能有助于对还有很多未知部分的核裂变的理解。
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