Decaimento radioativo é o processo pelo qual um átomo radioativo emite partículas e energia para atingir uma configuração mais estável. Os átomos podem emitir partículas alfa ou beta do núcleo ou podem se dividir espontaneamente em diferentes isótopos, produzindo radiação gama ou nêutron.
Quando um átomo sofre decaimento alfa, ele ejeta dois prótons e dois nêutrons unidos. O decaimento beta envolve a transformação de um nêutron em um próton, elétron e antineutrino, e ejeta o elétron e o antineutrino. Na fissão espontânea, o núcleo se fragmenta em dois grupos diferentes de prótons e nêutrons, formando dois novos átomos. A fissão espontânea geralmente resulta na liberação de nêutrons sobressalentes, que podem fazer com que outros átomos se dividam.
As partículas e raios emitidos por elementos em decomposição radioativa são extremamente perigosos para os seres vivos. As partículas alfa não podem penetrar na pele ou nas roupas, mas se um átomo que emite raios alfa for ingerido, ele danifica o tecido de dentro do corpo. As partículas beta podem penetrar na pele e causar mais danos se tomadas internamente. A radiação gama é muito mais poderosa e só pode ser bloqueada por materiais densos, como folhas grossas de chumbo. A radiação de nêutrons pode realmente induzir radioatividade em outros materiais, alterando a estrutura atômica de qualquer átomo que encontra. A precipitação radioativa de uma arma nuclear consiste em solo comum, cinzas e detritos tornados radioativos pela radiação de nêutrons.