Gli atomi diventano radioattivi quando hanno un eccesso di protoni o neutroni nel nucleo, portando a forze interne sbilanciate, che l'atomo equilibra emettendo radiazioni. Atomi con una quantità diversa di neutroni o protoni da la loro normale configurazione è chiamata ioni e sono un isotopo del loro elemento.
Gli atomi diventano stabili riconfigurando in un nuovo nucleo e rilasciando energia come particelle o radiazioni, che è il decadimento radioattivo. Si verifica a un ritmo costante chiamato tempo di dimezzamento, o il tempo necessario a metà di un dato campione di un isotopo radioattivo per decadere in un nuovo isotopo.
Il decadimento radioattivo comporta l'emissione di particelle alfa o beta, raggi gamma o altri processi. Le particelle alfa sono nuclei di elio ad alta energia. Le particelle beta sono essenzialmente elettroni. I raggi gamma sono fotoni elettromagnetici energetici con una lunghezza d'onda corta. Altre forme di decadimento radioattivo includono la cattura di elettroni e il decadimento del positrone.
