Nestabilní atomová jádra se spontánně rozloží jádra s vyšší stabilitou. Proces rozkladu se nazývá radioaktivita. Energie a částice, které se uvolňují během procesu rozkladu, se nazývají záření. Když se nestabilní jádra v přírodě rozkládají, je tento proces označován jako přirozená radioaktivita. Když jsou nestabilní jádra připravena v laboratoři, rozklad se nazývá indukovaná radioaktivita.
Existují tři hlavní typy přirozené radioaktivity:
Alfa záření
Alfa záření sestává z proudu pozitivně nabitých částic, nazývaných alfa částice, které mají atomová hmotnost 4 a náboj +2 (jádro helia). Když je alfa částice vytlačena z jádra, počet hmotností jádra klesne o čtyři jednotky a protonové číslo klesá o dvě jednotky. Například:
23892U → 42On + 23490Th
Jádro helia je alfa částice.
Beta záření
Beta záření je proud elektronů, zvaný beta částice. Když se částice beta vysune, neutron v jádru se přemění na proton, takže číslo hmotnosti jádra se nezměnilo, ale atomové číslo se zvyšuje o jeden jednotka. Například:
23490 → 0-1e + 23491Pa
Elektron je beta částice.
Gama záření
Gama paprsky jsou vysoce energetické fotony s velmi krátkou vlnovou délkou (0,0005 až 0,1 nm). Emise gama záření je důsledkem změny energie v atomovém jádru. Emise gama nemění ani atomové číslo ani atomová hmotnost. Emise alfa a beta jsou často doprovázeny emisí gama, protože vzrušené jádro klesá do nižšího a stabilnějšího energetického stavu.
Alfa, beta a gama záření také provázejí indukovanou radioaktivitu. Radioaktivní izotopy jsou připraveny v laboratoři s použitím bombardovacích reakcí k přeměně stabilního jádra na jádro, které je radioaktivní. Emise pozitronu (částice se stejnou hmotností jako elektron, ale náboj +1 místo -1) nejsou pozorovány v přirozené radioaktivitě, ale je to běžný způsob rozpadu indukované radioaktivity. Bombardovací reakce lze použít k výrobě velmi těžkých prvků, včetně mnoha, které se v přírodě nevyskytují.