Một hạt nhân không ổn định (tức là phóng xạ) có thể trở nên ổn định hơn sau khi phát ra các hạt và năng lượng. Quá trình này được gọi là phân rã (Phân rã phóng xạ). Các hạt hoặc năng lượng này (sau này phát ra từ sóng điện từ) được gọi chung là bức xạ. Bức xạ phát ra từ hạt nhân không ổn định có thể là các hạt alpha (hạt heli), hạt beta (electron hoặc positron), tia gamma hoặc neutron.
Trong quá trình phân rã của một hạt nhân phóng xạ, số lượng hạt nhân của nuclide giảm dần. Thời gian cần thiết để phân rã chỉ đến một nửa khối lượng ban đầu được gọi là thời gian bán hủy của nuclide. Mỗi phóng xạ có một thời gian bán thời gian cụ thể, từ một vài micro giây đến hàng triệu năm.
Một hiện tượng trong đó một hạt nhân nguyên tử trở thành một hạt nhân mới do sự phát xạ của một hạt nhất định. Hạt nhân là một hệ thống lượng tử. Phân rã hạt nhân là một sự thay đổi tự phát của hạt nhân. Nó là một quá trình chuyển đổi lượng tử và nó tuân theo các định luật thống kê lượng tử. Đối với bất kỳ phóng xạ nào, thời điểm chính xác của sự phân rã của nó là không thể đoán trước, nhưng nhìn chung, quy luật phân rã rất rõ ràng. Nếu số lượng phân rã hạt nhân trong khoảng thời gian dt là dN, nó phải tỷ lệ thuận với số lượng hạt nhân nguyên tử N có mặt tại thời điểm đó, và rõ ràng cũng tỷ lệ thuận với khoảng thời gian dt.
Có ba loại phân rã: phân rã alpha, phân rã beta và phân rã gamma.
Phân hạch hạt nhân
Phân hạch hạt nhân đề cập đến việc tách hạt nhân thành nhiều hạt nhân. Phân hạch hạt nhân thường được gây ra bởi các neutron bắn phá hạt nhân với khối lượng lớn hơn. Sau khi phân hạch hạt nhân, hai phần có khối lượng bằng nhau được hình thành và năng lượng được giải phóng, đôi khi dẫn đến một chuỗi Phản ứng xảy ra. Năng lượng = khối lượng ╳ tốc độ bình phương ánh sáng