衰變

不穩定(即具有放射性)的原子核在放射出粒子及能量後可變得較為穩定，這個過程稱為衰變(Radioactive decay)。這些放射出的粒子或能量(後者以電磁波方式射出) 統稱輻射(radiation)。由不穩定原子核發射出來的輻射可以是α粒子、β粒子、γ射線或中子。

放射性核素在衰變過程中，該核素的原子核數目會逐漸減少。放射性核素的數量因衰減而減少到原來的一半所經歷的時間定義為物理半衰期T，簡稱半衰期（halflifeperiod）。 ^[4]  每種放射性核素都有其特定的半衰期，由幾微秒到幾百萬年不等。

原子核由於放出某種粒子而變為新核的現象。原子核是一個量子體系，核衰變是原子核自發產生的變化，它是一個量子躍遷過程，它服從量子統計規律．對任何一個放射性核素，它發生衰變的精確時刻是不能預知的，但作為一個整體，衰變的規律十分明確。若在dt時間間隔內發生核衰變的數目為dN，它必定正比於當時存在的原子核數目N，顯然也正比於時間間隔dt .衰變不受任何條件的影響，是物質特有的性質。

α衰變是一種放射性衰變。在此過程中，一個原子核釋放一個α粒子（由兩個中子和兩個質子形成的氦原子核），並且轉變成一個質量數減少4，核電荷數減少2的新原子核。

一個α粒子與一個氦原子核相同，兩者質量數和核電荷數相同。α衰變從本質上説，是量子力學隧道效應的一個過程。與β衰變不同，它由強相互作用支配。

衰變產生的α粒子的動能通常為5MeV左右，速度是30,000km/s，光速的十分之一。因為它質量相對較大，帶兩個單位的正電荷，速度相對較慢（針對其他衰變粒子），所以它們容易與其他原子相互作用而失去能量。因此，它們可以被一層幾釐米厚的空氣幾乎完全吸收。

α衰變過程表示為：

母核與子核的靜質能之差稱為衰變能E衰：

E_衰= (M_x-M_Y-M_a)c²

它分配給子核與a粒子的動能（衰變過程中的粒子速度遠小於光速，可按非相 對論性處理能量、動量）

E_衰 = E_γ + E_α = 1/2M_γv²_γ+1/2M_αv²_α

由動量守恆可推：

通常重元素髮生α衰變，有A>>4,所以E_α≈E_衰

推論表明，每一種產生α放射性的物質，只放出單一能量的α粒子。但精確 的測量發現，同一種α放射性物質能放射出幾組不同能量的^粒子，形成α能譜的精細結構，這就揭示了原子核能級的分立性：與原子類同，原子核也存在一系列離散的能級。α衰變過程中，子核與母核(一般是母核)可處於不同的能級，因而放射出的α粒子也就可以有不同的能量。 ^[2] 

β衰變是一種放射性衰變。在此過程中，一個原子核釋放一個β粒子（電子或者正電子），分為β+衰變（釋放正電子）和β-衰變（釋放電子）。

β-衰變中，弱相互作用把一箇中子轉變成一個質子，一個電子和一個反電子中微子。其實質是一個下夸克通過釋放一個W-玻色子轉變成一個上夸克。W-玻色子隨後衰變成一個電子和一個反電子中微子。

β+衰變中，一個質子吸收能量轉變成一箇中子，一個正電子和一個電子中微子。其實質是一個上夸克通過釋放一個W+玻色子轉變成一個下夸克。W+玻色子隨後衰變成一個正電子和一個電子中微子。

與β-衰變不同，β+衰變不能單獨發生，因為它必須吸收能量。在所有β+衰變能夠發生的情況下，通常還伴隨有電子捕獲反應。

天然的放射性β衰變發出射線， 人工放射性衰變有兩種：β+衰變和K電子俘獲。三種衰變反應式如下： ^[2] 

γ輻射通常伴隨其他形式的輻射產生，例如α射線，β射線。當一個原子核發生α衰變或者β衰變時，生成的新原子核有時會處於激發態，這時，新原子核會向低能級發生躍遷，同時釋放γ粒子，這就是γ輻射。

γ射線，x-射線, 可見光和紫外線,都是不同形式的電磁輻射，唯一的區別是光的頻率，也就是光子的能量。γ光子的能量最高。 ^[3]