En instabil (dvs. radioaktiv) kärna kan bli stabilare efter att ha avger partiklar och energi. Denna process kallas sönderfall (radioaktivt sönderfall). Dessa partiklar eller energi (de senare avges av elektromagnetiska vågor) kallas gemensamt strålning. Strålningen från instabila atomkärnor kan vara alfapartiklar (heliumkärnor), betapartiklar (elektroner eller positroner), gammastrålar eller neutroner.
Under sönderfallsprocessen av en radionuklid minskar antalet nuklei av nukliden gradvis. Den tid som krävs för att förfalla till endast hälften av den ursprungliga massan kallas nuklidens halveringstid. Varje radionuklid har en specifik halveringstid, allt från några mikroseseconds till miljontals år.
Ett fenomen där en atomkärna blir en ny kärna på grund av utsläpp av en viss partikel. Kärnan är ett kvantsystem. Nukleärt sönderfall är en spontan förändring av kärnan. Det är en kvantövergångsprocess och den lyder kvantstatistikens lagar. För alla radionuklider är det exakta ögonblicket för dess förfall oförutsägbart, men som helhet är lagen om förfall mycket tydlig. Om antalet nukleära sönderfall i dt-tidsintervallet är dN, måste det stå i proportion till antalet atomkärnor N som fanns vid den tidpunkten, och naturligtvis också proportionellt mot tidsintervallet dt.
Det finns tre typer av förfall: alfaförfall, betaförfall och gammaförfall.
Kärnklyvning
Kärnklyvning avser delning av en kärna i flera kärnor. Nukleär fission orsakas vanligtvis av neutroner som bombarderar kärnan med en större massa. Efter kärnan fission bildas två delar av lika massa och energi frigörs, vilket ibland resulterar i en kedja Reaktionen inträffade. Energi = ╳ ljusets hastighet i kvadrat