rozpad promieniotwórczy
jądra większości codziennych atomów są stabilne—to znaczy nie zmieniają się w czasie. Stwierdzenie to jest jednak nieco mylące, ponieważ jądra, które nie są stabilne na ogół nie trwają długo, a zatem zwykle nie są częścią codziennego doświadczenia. W rzeczywistości większość znanych izotopów jąder nie jest stabilna; zamiast tego przechodzą proces zwany rozpadem radioaktywnym, który często zmienia tożsamość pierwotnego atomu.
w rozpadie promieniotwórczym jądro pozostanie niezmienione przez pewien nieprzewidywalny okres, a następnie wyemituje szybką cząstkę lub Foton, po czym inne jądro zastąpi oryginał. Każdy niestabilny izotop rozpada się w innym tempie; to znaczy, każdy ma inne prawdopodobieństwo rozpadu w danym okresie czasu (patrz stała rozpadu). Zbiór identycznych niestabilnych jąder nie rozpada się jednocześnie. Zamiast tego, jak popcorn popping na patelni, będą one rozpadać się indywidualnie przez pewien okres czasu. Czas potrzebny na rozpad połowy oryginalnej próbki nazywa się okresem półtrwania izotopu. Okres półtrwania znanych izotopów wynosi od mikrosekund do miliardów lat. Okres półtrwania uranu-238 (238U) wynosi około 4,5 miliarda lat, czyli mniej więcej tyle, ile upłynęło od powstania układu słonecznego. Tak więc ziemia ma około połowy 238U, które miała w momencie formowania.
istnieją trzy różne rodzaje rozpadu promieniotwórczego. Pod koniec XIX wieku, kiedy promieniowanie wciąż było tajemnicze, te formy rozpadu zostały oznaczone jako alfa, beta i gamma. W rozpadie Alfa jądro wyrzuca dwa protony i dwa neutrony, wszystkie zamknięte w tak zwanej cząstce Alfa (później odkryto, że jest identyczna z jądrem normalnego atomu helu). Jądro potomne, czyli rozpadające się, będzie miało dwa mniej protonów i dwa mniej neutronów niż pierwotne, a zatem będzie jądrem innego pierwiastka chemicznego. Gdy elektrony przestawią się (i dwa nadmiarowe elektrony się oddalą), atom w rzeczywistości zmieni tożsamość.
w rozpadie beta jeden z neutronów w jądrze zamienia się w proton, szybko poruszający się elektron i cząstkę zwaną neutrino. Ta emisja szybkich elektronów nazywana jest promieniowaniem beta. Jądro potomne ma o jeden neutron mniej i o jeden proton więcej niż jądro pierwotne i w związku z tym jest innym pierwiastkiem chemicznym.
w rozpadie gamma proton lub neutron wykonuje skok kwantowy z wyższej na niższą orbitę, emitując w tym procesie wysokoenergetyczny Foton. W tym przypadku tożsamość chemiczna jądra potomnego jest taka sama jak pierwotna.
kiedy rozpada się jądro radioaktywne, często zdarza się, że jądro potomne również jest radioaktywne. Ta córka rozpadnie się z kolei, a jądro potomne tego rozpadu może być również radioaktywne. Tak więc zbiór identycznych atomów może z czasem zostać przekształcony w mieszaninę wielu rodzajów atomów z powodu kolejnych rozpadów. Takie rozpady będą kontynuowane do momentu wytworzenia stabilnych jąder potomnych. Proces ten, zwany łańcuchem rozpadu, działa wszędzie w przyrodzie. Na przykład uran-238 rozpada się z okresem półtrwania wynoszącym 4.5 miliardów lat w tor-234, który rozpada się w ciągu 24 dni w protaktyn-234, który również rozpada się. Proces ten trwa aż do uzyskania ołowiu-206, który jest stabilny (patrz datowanie uranowo-torowo-ołowiowe). Niebezpieczne pierwiastki, takie jak rad i radon, są stale wytwarzane w skorupie ziemskiej jako etapy pośrednie w łańcuchach rozpadu.