Les atomes deviennent radioactifs lorsqu'ils ont un excès de protons ou de neutrons dans le noyau, ce qui entraîne des forces internes déséquilibrées, que l'atome équilibre en émettant un rayonnement. Atomes avec une quantité différente de neutrons ou de protons de leur configuration normale sont appelées ions et sont un isotope de leur élément.
Les atomes deviennent stables en se reconfigurant dans un nouveau noyau et en libérant de l'énergie sous forme de particules ou de rayonnement, ce qui correspond à la désintégration radioactive. Il se produit à un rythme constant appelé demi-vie, ou le temps qu'il faut à la moitié d'un échantillon donné d'un isotope radioactif pour se désintégrer en un nouvel isotope.
La désintégration radioactive implique l'émission de particules alpha ou bêta, de rayons gamma ou par d'autres processus. Les particules alpha sont des noyaux d'hélium de haute énergie. Les particules bêta sont essentiellement des électrons. Les rayons gamma sont des photons électromagnétiques énergétiques de courte longueur d'onde. D'autres formes de désintégration radioactive incluent la capture d'électrons et la désintégration de positons.
