Phân rã phóng xạ là quá trình nguyên tử phóng xạ phát ra các hạt và năng lượng để đạt được cấu hình ổn định hơn. Các nguyên tử có thể phát ra các hạt alpha hoặc beta từ hạt nhân hoặc có thể tự tách thành các đồng vị khác nhau, tạo ra bức xạ gamma hoặc neutron.
Khi một nguyên tử trải qua quá trình phân rã alpha, nó phóng ra hai proton và hai neutron liên kết với nhau. Phân rã beta liên quan đến sự biến đổi một neutron thành một proton, electron và phản neutrino, và nó đẩy ra electron và phản neutrino. Trong quá trình phân hạch tự phát, hạt nhân phân mảnh thành hai cụm proton và neutron khác nhau, tạo thành hai nguyên tử mới. Sự phân hạch tự phát thường dẫn đến giải phóng các neutron dự phòng, có thể khiến các nguyên tử khác tách ra.
Các hạt và tia phát ra từ các nguyên tố đang trải qua quá trình phân rã phóng xạ cực kỳ nguy hiểm đối với các sinh vật. Các hạt alpha không thể xuyên qua da hoặc quần áo, nhưng nếu một nguyên tử phát ra tia alpha được ăn vào, nó sẽ làm tổn thương mô từ bên trong cơ thể. Các hạt beta có thể xâm nhập vào da và gây hại nhiều hơn nếu dùng bên trong. Bức xạ gamma mạnh hơn nhiều và chỉ có thể bị chặn lại bởi các vật liệu dày đặc, chẳng hạn như các tấm chì dày. Bức xạ neutron thực sự có thể gây ra hiện tượng phóng xạ trong các vật liệu khác bằng cách thay đổi cấu trúc nguyên tử của bất kỳ nguyên tử nào mà nó gặp phải. Bụi phóng xạ từ vũ khí hạt nhân bao gồm đất thông thường, tro và các mảnh vụn bị phóng xạ bởi bức xạ neutron.
