Các nguyên tử không ổn định đạt được sự ổn định bằng cách biến đổi thành các nuclit khác nhau và phân rã dần dần cho đến khi hạt nhân cân bằng. vẫn chưa ổn định. Đây là một quá trình được gọi là phân rã phóng xạ, và mất một khoảng thời gian khác nhau tùy thuộc vào loại nguyên tử đạt đến độ ổn định.
Nguyên tử ổn định hoặc không ổn định. Các nguyên tử không ổn định, hoặc hạt nhân phóng xạ, có lực không cân bằng khiến chúng liên tục dao động và biến dạng. Sự không ổn định này dẫn đến việc các nguyên tử liên tục phát ra năng lượng và tham gia vào quá trình phân rã phóng xạ cho đến khi chúng đạt đến mức ổn định.
Các nguyên tử không bền dần biến đổi theo thời gian. Thông thường, chúng chỉ đơn giản là biến đổi thành một ion phóng xạ khác của cùng một chất liệu. Tuy nhiên, nếu có đủ thời gian, các nguyên tử này biến đổi thành các nuclôn có sự cân bằng của các hạt hạ nguyên tử mang điện tích trong hạt nhân của chúng. Điều này có nghĩa là chúng không còn vặn vẹo, rung động, phân rã hoặc tỏa ra một lượng lớn năng lượng. Khoảng thời gian cần thiết để một lượng nguyên tử không ổn định giảm xuống còn một nửa mức bất ổn ban đầu được gọi là chu kỳ bán rã của nó. Các loại vật liệu phóng xạ khác nhau có chu kỳ bán rã khác nhau, nhưng quá trình này luôn bao gồm cùng một cơ chế phân rã phóng xạ.
