Nestabilūs atominiai branduoliai spontaniškai suyra ir susiformuoja branduoliai su didesniu stabilumu. Skaidymo procesas vadinamas radioaktyvumas. Energija ir dalelės, kurios išsiskiria skilimo metu, vadinamos radiacija. Kai gamtoje nestabilūs branduoliai suyra, procesas vadinamas natūraliu radioaktyvumu. Kai laboratorijoje paruošiami nestabilūs branduoliai, skilimas vadinamas indukuotu radioaktyvumu.
Yra trys pagrindiniai natūralaus radioaktyvumo tipai:
Alfa spinduliuotė
Alfa spinduliavimą sudaro teigiamai įkrautų dalelių, vadinamų alfa dalelėmis, srautas, turinčios atominė masė iš 4 ir +2 krūvis (helio branduolys). Kai iš branduolio išmetama alfa dalelė, branduolio masės skaičius sumažėja keturiais vienetais ir atominis skaičius sumažėja dviem vienetais. Pavyzdžiui:
23892U → 42Jis + 23490Th
Helio branduolys yra alfa dalelė.
Beta radiacija
Beta spinduliuotė yra elektronų srautas, vadinamas beta dalelės. Išmetama beta dalelė, branduolyje esantis neutronas virsta protonu, taigi masės numeris branduolio yra nepakitęs, bet atominis skaičius padidėja vienu vienetas. Pavyzdžiui:
23490 → 0-1e + 23491Pa
Elektronas yra beta dalelė.
Gama spinduliuotė
Gama spinduliai yra aukštos energijos fotonai, turintys labai trumpą bangos ilgį (nuo 0,0005 iki 0,1 nm). Gama spinduliuotės emisija atsiranda dėl energijos pokyčio atominiame branduolyje. Gama spinduliuotė nekeičia nei atomo skaičiaus, nei atominė masė. Alfa ir beta emisijas dažnai lydi gama emisijos, nes sužadintas branduolys nukrenta į žemesnę ir stabilesnę energijos būseną.
Alfa, beta ir gama radiacija taip pat lydi sukeltas radioaktyvumas. Radioaktyvieji izotopai yra paruošti laboratorijoje naudojant sprogdinimo reakcijas, kad stabilus branduolys būtų paverčiamas radioaktyviu. Pozitrono (dalelės, turinčios tokią pat masę kaip elektronas, bet +1, o ne -1 krūvis) emisija nepastebėta esant natūraliam radioaktyvumui, tačiau tai yra įprastas indukuoto radioaktyvumo skilimo būdas. Bombardavimo reakcijos gali būti naudojamos gaminant labai sunkius elementus, įskaitant tuos, kurie gamtoje neatsiranda.