En principio, los protones y los neutrones pueden agruparse en un gran número de combinaciones para formar los núcleos atómicos. Sin embargo, no existen los núcleos que constituyen la mayoría de estas combinaciones; aun cuando pudieran crearse, se desintegrarían demasiado deprisa para ser observados directamente. En conjunto se cree que unos 8000 núcleos son capaces de sobrevivir lo suficiente para que pueda considerarse que existen. De éstos, unos 300 son estables indefinidamente; se trata, por tanto, de los núcleos más comunes, y con gran diferencia, que se dan en la naturaleza. Se sabe que otros 1600 núcleos no son estables, sino que se desintegran por los distintos procedimientos agrupados bajo el término radiactividad. Quedan, pues, unos 6000 núcleos que deberían existir, pero que no se han descubierto.

Los núcleos que se han investigado de una manera más completa pertenecen a los elementos más ligeros, aproximadamente los 20 primeros de la tabla periódica. En esta región, los núcleos estables tienen, en general, igual número de protones que de neutrones y, como regla, se puede afirmar que cuanto más se separa un núcleo de esta igualdad, más corta se hace su vida media. Aquellos que están muy lejos de la estabilidad se denominan núcleos ligeros exóticos.