En närmare titt
I kärnorna av stabila atomer, som t.ex. blykärnor, är kraften som binder protonerna och neutronerna till varandra tillräckligt stor för att hålla ihop varje kärna som en helhet. I andra atomer, särskilt tunga atomer som uranets, är denna energi otillräcklig och atomkärnorna är instabila. En instabil kärna avger spontant partiklar och energi i en process som kallas radioaktivt sönderfall. Begreppet radioaktivitet avser de partiklar som avges. När tillräckligt med partiklar och energi har avgivits för att skapa en ny, stabil kärna (ofta kärnan i ett helt annat grundämne) upphör radioaktiviteten. Uran 238, ett mycket instabilt grundämne, genomgår 18 nedbrytningsstadier innan det blir en stabil isotop av bly, bly 206. Några av de mellanliggande stegen omfattar de tyngre grundämnena torium, radium, radon och polonium. Alla kända grundämnen med atomnummer större än 83 (vismut) är radioaktiva, och många isotoper av grundämnen med lägre atomnummer är också radioaktiva. När kärnorna i isotoper som inte är naturligt radioaktiva bombarderas med högenergipartiklar blir resultatet konstgjorda radioisotoper som sönderfaller på samma sätt som naturliga isotoper. Varje grundämne förblir radioaktivt under en karakteristisk tid, från bara mikrosekunder till miljarder år. Ett grundämnes sönderfallshastighet kallas dess halveringstid. Detta avser den genomsnittliga tid det tar för hälften av dess kärnor att sönderfalla.