Elk element heeft een of meer isotopen met onstabiele kernen, die radioactief verval kunnen ondergaan. In dit proces kan de kern deeltjes of elektromagnetische straling vrijgeven. Wanneer de straal van de kern groter is dan de actieradius van de sterke kracht, kan radioactief verval optreden en is de actieradius van de sterke kracht slechts enkele femtometers.
De meest voorkomende radioactieve vervalsingen zijn als volgt:
Alfabederf: De kern geeft een alfadeeltje vrij, een heliumkern met twee protonen en twee neutronen. Het resultaat van verval is een nieuw element met een lager atoomnummer.
Bèta-verval: een fenomeen van zwakke interactie waarbij een neutron wordt omgezet in een proton of een proton wordt omgezet in een neutron. De eerste gaat gepaard met de afgifte van een elektron en een antineutrino, terwijl de laatste een positron en een neutrino vrijgeeft. De vrijgekomen elektronen of positronen worden bètadeeltjes genoemd. Daarom kan bètabederf het atoomaantal van het atoom met één verhogen of verlagen.
Gammabederf: Het energieniveau van de kern wordt verlaagd en elektromagnetische straling komt vrij, meestal na het vrijkomen van alfadeeltjes of bètadeeltjes.
De halfwaardetijd van isotopen met Z-protonen en N-neutronen
Andere relatief zeldzame radioactieve vervalsingen zijn: het vrijgeven van neutronen of protonen, het vrijgeven van kernen of elektronenclusters en het genereren van snelle elektronen in plaats van bètastralen en hoogenergetische fotonen in plaats van gammastralen door interne omzetting.
Elke radio-isotoop heeft een karakteristieke vervalperiode, de halfwaardetijd. Halfwaardetijd is de tijd die nodig is om de helft van het monster te laten vergaan. Dit is een exponentieel verval, dat wil gezegd een constant verval van 50% van het monster tijdens elke halfwaardetijd. Met andere woorden, na twee halfwaardetijd blijft slechts 25% van de startisotoop over.