Кожен елемент має один або кілька ізотопів з нестабільними ядра, які можуть зазнають радіоактивного розпаду. У цьому процесі ядро може вивільнити частинки або електромагнітне випромінювання. Коли радіус ядра більший за радіус дії сильної сили, може виникнути радіоактивний розпад, а радіус дії сильної сили становить всього кілька фемтометрів.
Найбільш поширеними радіоактивними розпадами є:
Альфа-розпад: Ядро випускає альфа-частинку, ядро гелію, що містить два протони і два нейтрони. Результатом розпаду є новий елемент з меншим атомним числом.
Бета-розпад: явище слабкої взаємодії, при якому нейтрон перетворюється в протон або протон перетворюється в нейтрон. Перший супроводжується випуском електрона і антиневтрино, в той час як останній випускає позитрон і нейтрино. Випущені електрони або позитрони називаються бета-частинками. Тому бета-розпад може збільшити або зменшити атомне число атома на один.
Гамма-розпад: Рівень енергії ядра знижується, і вивільняється електромагнітне випромінювання, як правило, після вивільнення альфа-частинок або бета-частинок.
Термін напіввибутку ізотопів з протонами Z і нейтронами N
Інші відносно рідкісні радіоактивні розпади включають: вивільнення нейтронів або протонів, вивільнення ядер або електронних кластерів, і генерація високошвидкісних електронів замість бета-променів і високоенергетичні фотони замість гамма-променів шляхом внутрішнього перетворення.
Кожен радіоісотоп має характерний період розпаду, який є періодом напіввимови. Напіввибуток - це час, необхідний для розпаду половини зразка. Це експоненціальний розпад, тобто постійний розпад 50% вибірки протягом кожного півріччя. Іншими словами, після двох таймів залишається лише 25% стартового ізотопу.