Ένας ασταθής (δηλαδή ραδιενεργός) πυρήνας μπορεί να γίνει πιο σταθερός μετά την εκπομπή σωματιδίων και ενέργειας. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται αποσύνθεση (Ραδιενεργή αποσύνθεση). Αυτά τα σωματίδια ή η ενέργεια (τα τελευταία εκπέμπονται από ηλεκτρομαγνητικά κύματα) αναφέρονται συλλογικά ως ακτινοβολία. Η ακτινοβολία που εκπέμπεται από ασταθείς πυρήνες μπορεί να είναι σωματίδια άλφα (πυρήνας ηλίου), σωματίδια βήτα (ηλεκτρόνια ή ποζιτρόνια), ακτίνες γάμμα ή νετρόνια.
Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας αποσύνθεσης ενός ραδιονουκλεΐδιου, ο αριθμός των πυρήνων του νουκλεΐδι μειώνεται σταδιακά. Ο χρόνος που απαιτείται για την αποσύνθεση μόνο στο ήμισυ της αρχικής μάζας ονομάζεται χρόνος ημίσειας ζωής του νουκλεΐδιου. Κάθε ραδιονουκλεΐδιο έχει συγκεκριμένο χρόνος ημίσειας ζωής, που κυμαίνεται από μερικά μικροδευτερόλεπτα έως εκατομμύρια χρόνια.
Ένα φαινόμενο στο οποίο ένας ατομικός πυρήνας γίνεται ένας νέος πυρήνας λόγω της εκπομπής ενός συγκεκριμένου σωματιδίου. Ο πυρήνας είναι ένα κβαντικό σύστημα. Η πυρηνική αποσύνθεση είναι μια αυθόρμητη αλλαγή του πυρήνα. Είναι μια κβαντική διαδικασία μετάβασης και υπακούει στους νόμους της κβαντικής στατιστικής. Για κάθε ραδιονουκλεΐδιο, η ακριβής στιγμή της αποσύνθεσής του είναι απρόβλεπτη, αλλά στο σύνολό του, ο νόμος της αποσύνθεσης είναι πολύ σαφής. Εάν ο αριθμός των πυρηνικών διασπάσεων στο χρονικό διάστημα dt είναι dN, πρέπει να είναι ανάλογος με τον αριθμό των ατομικών πυρήνων N που υπάρχουν εκείνη τη στιγμή, και προφανώς επίσης ανάλογος με το χρονικό διάστημα dt.
Υπάρχουν τρεις τύποι αποσύνθεσης: η αποσύνθεση άλφα, η βήτα αποσύνθεση και η αποσύνθεση γάμμα.
Πυρηνική σχάση
Η πυρηνική σχάση αναφέρεται στη διάσπαση ενός πυρήνα σε αρκετούς πυρήνες. Η πυρηνική σχάση προκαλείται συνήθως από νετρόνια που βομβαρδίζουν τον πυρήνα με μεγαλύτερη μάζα. Μετά τη σχάση του πυρήνα, σχηματίζονται δύο μέρη ίσης μάζας και απελευθερώνεται ενέργεια, μερικές φορές με αποτέλεσμα μια αλυσίδα Η αντίδραση εμφανίστηκε. Ενέργεια = μάζα ╳ ταχύτητα του φωτός στο τετράγωνο