Οι ασταθείς ατομικοί πυρήνες θα αποσυντεθούν αυτόματα για να σχηματίσουν πυρήνες με μεγαλύτερη σταθερότητα. Ανακαλείται η διαδικασία αποσύνθεσης ραδιοενέργεια. Η ενέργεια και τα σωματίδια που απελευθερώνονται κατά τη διαδικασία αποσύνθεσης ονομάζονται ακτινοβολία. Όταν οι ασταθείς πυρήνες αποσυντίθενται στη φύση, η διαδικασία αναφέρεται ως φυσική ραδιενέργεια. Όταν οι ασταθείς πυρήνες παρασκευάζονται στο εργαστήριο, η αποσύνθεση ονομάζεται επαγόμενη ραδιενέργεια.
Υπάρχουν τρεις κύριοι τύποι φυσικής ραδιενέργειας:
Ακτινοβολία άλφα
Η άλφα ακτινοβολία αποτελείται από ένα ρεύμα θετικά φορτισμένων σωματιδίων, που ονομάζονται άλφα σωματίδια, τα οποία έχουν ένα ατομική μάζα από 4 και φορτίο +2 (πυρήνας ηλίου). Όταν ένα σωματίδιο άλφα εκτοξεύεται από έναν πυρήνα, ο αριθμός μάζας του πυρήνα μειώνεται κατά τέσσερις μονάδες και το ατομικός αριθμός μειώνεται κατά δύο μονάδες. Για παράδειγμα:
23892U → 42Αυτός + 23490Θ
Ο πυρήνας του ηλίου είναι το σωματίδιο άλφα.
Βήτα ακτινοβολία
Η ακτινοβολία βήτα είναι ένα ρεύμα ηλεκτρονίων, που ονομάζεται
βήτα σωματίδια. Όταν ένα βήτα σωματίδιο εκτοξεύεται, ένα νετρόνιο στον πυρήνα μετατρέπεται σε ένα πρωτόνιο, έτσι ο αριθμός μάζας του πυρήνα είναι αμετάβλητη, αλλά το ο ατομικός αριθμός αυξάνεται κατά ένα μονάδα. Για παράδειγμα:23490 → 0-1e + 23491Pa
Το ηλεκτρόνιο είναι το σωματίδιο βήτα.
Gamma Radiation
Οι ακτίνες γάμμα είναι φωτόνια υψηλής ενέργειας με πολύ μικρό μήκος κύματος (0,0005 έως 0,1 nm). Η εκπομπή γάμμα ακτινοβολίας προκύπτει από μια αλλαγή ενέργειας μέσα στον ατομικό πυρήνα. Η εκπομπή γάμμα δεν αλλάζει ούτε τον ατομικό αριθμό ούτε το ατομική μάζα. Οι εκπομπές των α και β συχνά συνοδεύονται από εκπομπές γάμμα, καθώς ένας διεγερμένος πυρήνας πέφτει σε μια χαμηλότερη και πιο σταθερή ενεργειακή κατάσταση.
Άλφα, βήτα και ακτινοβολία γάμμα επίσης συνοδεύεται από επαγόμενη ραδιενέργεια. Ραδιομετάδοση παρασκευάζονται στο εργαστήριο χρησιμοποιώντας αντιδράσεις βομβαρδισμού για τη μετατροπή ενός σταθερού πυρήνα σε ένα που είναι ραδιενεργός. Το ποζιτρόνιο (ένα σωματίδιο με την ίδια μάζα με ένα ηλεκτρόνιο, αλλά ένα φορτίο +1 αντί για -1) δεν παρατηρείται σε φυσική ραδιενέργεια, αλλά είναι ένας κοινός τρόπος αποσύνθεσης στην επαγόμενη ραδιενέργεια. Οι αντιδράσεις βομβαρδισμού μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή πολύ βαριών στοιχείων, συμπεριλαμβανομένων πολλών που δεν εμφανίζονται στη φύση.