Nestabilné atómové jadrá sa spontánne rozložia jadra s vyššou stabilitou. Nazýva sa proces rozkladu rádioaktivita. Energia a častice, ktoré sa uvoľňujú počas procesu rozkladu, sa nazývajú žiarenie. Keď sa nestabilné jadrá v prírode rozkladajú, tento proces sa označuje ako prirodzená rádioaktivita. Ak sú nestabilné jadrá pripravené v laboratóriu, rozklad sa nazýva indukovaná rádioaktivita.
Existujú tri hlavné typy prirodzenej rádioaktivity:
Alfa žiarenie
Žiarenie alfa pozostáva z prúdu pozitívne nabitých častíc nazývaných alfa častice, ktoré majú atómová hmotnosť 4 a náboj +2 (jadro hélia). Keď sa z častice vysunie alfa častica, počet jadier sa zníži o štyri jednotky a atómové číslo klesá o dve jednotky. Napríklad:
23892U → 42+ 23490th
Jadro hélia je alfa častica.
Žiarenie beta
Beta žiarenie je prúd elektrónov beta častice. Po vypudení beta častice sa neutrón v jadre premení na protón, takže číslo hmotnosti jadra sa nemení, ale atómové číslo sa zvyšuje o jedno jednotkou. Napríklad:
23490 → 0-1e + 23491pa
Elektrón je beta častice.
Žiarenie gama
Gama lúče sú vysokoenergetické fotóny s veľmi krátkou vlnovou dĺžkou (0,0005 až 0,1 nm). Emisia gama žiarenia je výsledkom zmeny energie v atómovom jadre. Emisia gama nemení ani atómové číslo ani atómová hmotnosť. Emisie alfa a beta sú často sprevádzané emisiou gama, pretože excitované jadro klesá do nižšieho a stabilnejšieho energetického stavu.
Alfa, beta a gama žiarenie sprevádzajú tiež indukovanú rádioaktivitu. Rádioaktívne izotopy sa pripravujú v laboratóriu s použitím bombardovacích reakcií na premenu stabilného jadra na rádioaktívne. Emisie pozitrónu (častice s rovnakou hmotnosťou ako elektrón, ale náboj +1 namiesto -1) sa nepozorujú v prírodnej rádioaktivite, ale je to bežný spôsob rozpadu indukovanej rádioaktivity. Bombardovacie reakcie sa môžu použiť na výrobu veľmi ťažkých prvkov vrátane mnohých, ktoré sa v prírode nevyskytujú.