Un nucleo instabile (cioè radioattivo) può diventare più stabile dopo aver emesso particelle ed energia. Questo processo è chiamato decadimento (decadimento radioattivo). Queste particelle o energia (quest'ultima emessa dalle onde elettromagnetiche) sono collettivamente indicate come radiazioni. La radiazione emessa da nuclei instabili può essere particelle alfa (nucleo di elio), particelle beta (elettroni o positroni), raggi gamma o neutroni.
Durante il processo di decadimento di un radionuclide, il numero di nuclei del nuclide diminuisce gradualmente. Il tempo necessario per decadere solo alla metà della massa originale è chiamato emidio del nuclide. Ogni radionuclide ha un'emiprotezione specifica, che va da pochi microsecondi a milioni di anni.
Un fenomeno in cui un nucleo atomico diventa un nuovo nucleo a causa dell'emissione di una certa particella. Il nucleo è un sistema quantistico. Il decadimento nucleare è un cambiamento spontaneo del nucleo. È un processo di transizione quantistica e obbedisce alle leggi della statistica quantistica. Per ogni radionuclide, il momento preciso del suo decadimento è imprevedibile, ma nel complesso, la legge del decadimento è molto chiara. Se il numero di decadimenti nucleari nell'intervallo di tempo dt è dN, deve essere proporzionale al numero di nuclei atomici N presenti in quel momento, e ovviamente anche proporzionale all'intervallo di tempo dt.
Esistono tre tipi di decadimento: decadimento alfa, decadimento beta e decadimento gamma.
Fissione nucleare
La fissione nucleare si riferisce alla scissione di un nucleo in più nuclei. La fissione nucleare è solitamente causata da neutroni che bombardano il nucleo con una massa maggiore. Dopo la fissione del nucleo, si formano due parti di massa uguale e l'energia viene rilasciata, a volte risultando in una catena La reazione si è verificata. Energia = massa ╳ velocità della luce al quadrato