Os átomos tornam-se radioativos quando têm um excesso de prótons ou nêutrons no núcleo, levando a forças internas desequilibradas, que o átomo equilibra emitindo radiação. Átomos com uma quantidade diferente de nêutrons ou prótons de suas configurações normais são chamadas de íons e são um isótopo de seu elemento.
Os átomos se tornam estáveis ao se reconfigurar em um novo núcleo e liberar energia como partículas ou radiação, que é o decaimento radioativo. Ocorre a uma taxa constante chamada meia-vida, ou o tempo que leva para metade de uma determinada amostra de um isótopo radioativo decair em um novo isótopo.
O decaimento radioativo envolve a emissão de partículas alfa ou beta, raios gama ou por outros processos. Partículas alfa são núcleos de hélio de alta energia. Partículas beta são essencialmente elétrons. Os raios gama são fótons eletromagnéticos energéticos com um comprimento de onda curto. Outras formas de decaimento radioativo incluem a captura de elétrons e decaimento de pósitrons.
