Cada elemento tiene uno o más isótopos con núcleos inestables, que pueden sufrir desintegración radiactiva. En este proceso, el núcleo puede liberar partículas o radiación electromagnética. Cuando el radio del núcleo es mayor que el radio de acción de la fuerza fuerte, puede ocurrir una desintegración radiactiva y el radio de acción de la fuerza fuerte es solo de unos pocos femtómetros.
Las desintegraciones radiactivas más comunes son las siguientes:
Desintegración alfa: el núcleo libera una partícula alfa, un núcleo de helio que contiene dos protones y dos neutrones. El resultado de la desintegración es un nuevo elemento con un número atómico más bajo.
Desintegración beta: fenómeno de interacción débil en el que un neutrón se transforma en un protón o un protón se transforma en un neutrón. El primero va acompañado de la liberación de un electrón y un antineutrino, mientras que el segundo libera un positrón y un neutrino. Los electrones o positrones liberados se denominan partículas beta. Por lo tanto, la desintegración beta puede aumentar o disminuir el número atómico del átomo en uno.
Desintegración gamma: el nivel de energía del núcleo se reduce y se libera radiación electromagnética, generalmente después de la liberación de partículas alfa o partículas beta.
La vida media de los isótopos con protones Z y neutrones N
Otras desintegraciones radiactivas relativamente raras incluyen: liberación de neutrones o protones, liberación de núcleos o grupos de electrones y generación de electrones de alta velocidad en lugar de rayos beta y fotones de alta energía en lugar de rayos gamma mediante conversión interna.
Cada radioisótopo tiene un período de desintegración característico, que es la vida media. La vida media es el tiempo necesario para que se descomponga la mitad de la muestra. Esta es una disminución exponencial, es decir, una disminución constante del 50% de la muestra durante cada vida media. En otras palabras, después de dos vidas medias, solo queda el 25% del isótopo inicial.