Atomurile devin radioactive când au un exces de protoni sau neutroni în nucleu, conducând la forțe interne dezechilibrate, pe care atomul le echilibrează prin emiterea de radiații. Atomuri cu o cantitate diferită de neutroni sau protoni din configurația lor normală se numește ioni și este un izotop al elementului lor.
Atomii devin stabili prin reconfigurarea într-un nou nucleu și eliberarea de energie ca particule sau radiații, care este decăderea radioactivă. Se produce la o rată constantă numită timp de înjumătățire sau timpul necesar pentru o jumătate dintr-o probă dată de un izotop radioactiv pentru a se descompune într-un nou izotop.
Degradarea radioactivă implică emisia de particule alfa sau beta, de raze gamma sau de alte procese. Particulele alfa sunt nuclee de heliu de mare putere. Particulele beta sunt în esență electroni. Razele gamma sunt fotoni energici, electromagnetici, cu o lungime de undă scurtă. Alte forme de decădere radioactivă includ captarea electronică și decăderea cu pozitroni.
