Всеки елемент има един или повече изотопи с нестабилни ядра, които могат да претърпят радиоактивно разпадане. В този процес ядрото може да освободи частици или електромагнитно излъчване. Когато радиусът на ядрото е по-голям от радиуса на действие на силната сила, може да се появи радиоактивно разпадане и радиусът на действие на силната сила е само няколко femtometers.
Най-често срещаните радиоактивни разпади са следните:
Алфа разпад: Ядрото освобождава алфа частица, ядро на хелий, съдържащо два протона и два неутрона. Резултатът от разпада е нов елемент с по-малко атомно число.
Бета разпад: феномен на слабо взаимодействие, при което неутронът се трансформира в протон или протон се превръща в неутрон. Първият е придружен от освобождаването на електрон и antineutrino, докато последните освобождава позитрон и неутрино. Освободените електрони или позитрони се наричат бета частици. Следователно, бета разпада може да увеличи или намали атомния номер на атома с един.
Гама разлагане: Нивото на енергия на ядрото се намалява и електромагнитното излъчване се освобождава, обикновено след отделянето на алфа частици или бета частици.
Полуживотът на изотопи с Z протони и N неутрони
Други относително редки радиоактивни разпади включват: освобождаване на неутрони или протони, освобождаване на ядра или електрони клъстери и генериране на високоскоростни електрони вместо бета лъчи и високоенергийни фотони вместо гама лъчи чрез вътрешно преобразуване.
Всеки радиоизотоп има характерен период на разпадане, който е полуживот. Полуживотът е времето, необходимо за половината от пробата да се разпадне. Това е експоненциално разпадане, т.е. постоянно разлагане на 50% от пробата през всеки полуживот. С други думи, след два полуживот остава само 25% от началния изотоп.