radioaktív bomlás
a legtöbb mindennapi atom magja stabil—vagyis nem változik az idő múlásával. Ez az állítás azonban kissé félrevezető, mivel a nem stabil magok általában nem tartanak sokáig, ezért általában nem képezik részét a mindennapi tapasztalatoknak. Valójában, a magok ismert izotópjainak többsége nem stabil; helyette, radioaktív bomlásnak nevezett folyamaton mennek keresztül, amely gyakran megváltoztatja az eredeti atom azonosságát.
radioaktív bomlás esetén a mag valamilyen kiszámíthatatlan ideig változatlan marad, majd nagy sebességű részecskét vagy fotont bocsát ki, amely után egy másik mag helyettesíti az eredetit. Minden instabil izotóp eltérő sebességgel bomlik; Vagyis mindegyiknek más a valószínűsége, hogy egy adott időtartamon belül lebomlik (lásd: bomlási állandó). Az azonos instabil magok gyűjteménye nem pusztul el egyszerre. Ehelyett, mint a pattogatott kukorica popping egy serpenyőben, akkor bomlás külön-külön egy ideig. Azt az időt, amely az eredeti minta felének bomlásához szükséges, az izotóp felezési idejének nevezzük. Az ismert izotópok felezési ideje mikroszekundumtól milliárd évig terjed. Az urán-238 (238U) felezési ideje körülbelül 4,5 milliárd év, ami körülbelül a naprendszer kialakulása óta eltelt idő. Így a földnek körülbelül a fele van annak a 238U-nak, amely akkor volt, amikor kialakult.
három különböző típusú radioaktív bomlás létezik. A 19. század végén, amikor a sugárzás még titokzatos volt, ezeket a bomlási formákat alfának, béta-nak és gammának nevezték. Az alfa-bomlás során az atommag két protont és két neutronot bocsát ki, amelyek mindegyike az úgynevezett alfa-részecskébe van zárva (később kiderült, hogy azonos a normál hélium atommagjával). A leány, vagyis a bomlott atommag kettővel kevesebb protonnal és kettővel kevesebb neutronnal rendelkezik, mint az eredeti, ezért egy másik kémiai elem magja lesz. Amint az elektronok átrendeződnek (és a két felesleges elektron elkóborol), az atom valójában megváltoztatja identitását.
a béta-bomlás során az atommag egyik neutronja protonná, gyorsan mozgó elektronná és neutrínónak nevezett részecskévé változik. A gyors elektronok emisszióját béta sugárzásnak nevezzük. A leánymagnak eggyel kevesebb neutronja és eggyel több protonja van, mint az eredetinek, ezért ismét más kémiai elem.
gamma-bomlásban egy proton vagy neutron kvantumugrást hajt végre egy magasabb pályáról egy alacsonyabb pályára, nagy energiájú fotont bocsátva ki a folyamat során. Ebben az esetben a lánymag kémiai azonossága megegyezik az eredetivel.
amikor egy radioaktív mag lebomlik, gyakran előfordul, hogy a leánymag is radioaktív. Ez a leány viszont bomlani fog, és ennek a bomlásnak a leánymagja is radioaktív lehet. Így, azonos atomok gyűjteménye lehet, túlóra, sokféle Atom keverékévé alakítható az egymást követő bomlások miatt. Az ilyen bomlások addig folytatódnak, amíg stabil leánymagok nem keletkeznek. Ez a folyamat, amelyet bomlási Láncnak neveznek, a természetben mindenütt működik. Például az urán-238 4 felezési idővel bomlik.5 milliárd évvel a tórium-234, amely 24 nap alatt lebomlik protaktinium-234-re, amely szintén bomlik. Ez a folyamat addig folytatódik, amíg el nem éri az ólom-206-ot, amely stabil (lásd urán-tórium-ólom datálás). Az olyan veszélyes elemek, mint a rádium és a radon folyamatosan termelődnek a földkéregben, mint a bomlási láncok közbenső lépései.