放射性元素放射出粒子后變成另一種元素的現(xiàn)象.也叫蛻變. 不穩(wěn)定(即具有放射性)的原子核在放射出粒子及能量后可變得較為穩(wěn)定,這個(gè)過程稱為衰變(Radioactive decay).這些粒子或能量 (后者以電磁波方式射出) 統(tǒng)稱輻射(radiation).由不穩(wěn)定原子核發(fā)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(shù)目會(huì)逐漸減少.衰變至只剩下原來質(zhì)量一半所需的時(shí)間稱為該核素的半衰期(half-life).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.
原子核由于放出某種粒子而變?yōu)樾潞说默F(xiàn)象．原子核是一個(gè)量子體系,核衰變是原子核自發(fā)產(chǎn)生的變化,它是一個(gè)量子躍遷過程,它服從量子統(tǒng)計(jì)規(guī)律．對任何一個(gè)放射性核素,它發(fā)生衰變的精確時(shí)刻是不能預(yù)知的,但作為一個(gè)整體,衰變的規(guī)律十分明確．若在dt時(shí)間間隔內(nèi)發(fā)生核衰變的數(shù)目為dN,它必定正比于當(dāng)時(shí)存在的原子核數(shù)目N,顯然也正比于時(shí)間間隔dt
衰變有3種： α衰變 、 β衰變 和γ衰變.
α衰變
放射性探測器下的α粒子源α衰變是一種放射性衰變.在此過程中,一個(gè)原子核釋放一個(gè)α粒子（由兩個(gè)中子和兩個(gè)質(zhì)子形成的氦原子核）,并且轉(zhuǎn)變成一個(gè)質(zhì)量數(shù)減少4,核電荷數(shù)減少2的新原子核.
一個(gè)α粒子與一個(gè)氦原子核相同,兩者質(zhì)量數(shù)和核電荷數(shù)相同.α衰變從本質(zhì)上說,是量子力學(xué)隧道效應(yīng)[1]的一個(gè)過程.與β衰變不同,它由強(qiáng)相互作用支配.
衰變產(chǎn)生的α粒子的動(dòng)能通常為5MeV左右,速度是30,000km/s,光速的十分之一.因?yàn)樗|(zhì)量相對較大,帶兩個(gè)單位的正電荷,速度相對較慢（針對其他衰變粒子）,所以它們?nèi)菀着c其他原子相互作用而失去能量.因此,它們可以被一層幾厘米厚的空氣幾乎完全吸收.
β衰變
量子力學(xué)角度的β衰變?chǔ)滤プ兪且环N放射性衰變.在此過程中,一個(gè)原子核釋放一個(gè)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,弱相互作用把一個(gè)中子轉(zhuǎn)變成一個(gè)質(zhì)子,一個(gè)電子和一個(gè)反電子中微子.其實(shí)質(zhì)是一個(gè)下夸克通過釋放一個(gè)W-玻色子轉(zhuǎn)變成一個(gè)上夸克.W-玻色子隨后衰變成一個(gè)電子和一個(gè)反電子中微子.
β+衰變中,一個(gè)質(zhì)子吸收能量轉(zhuǎn)變成一個(gè)中子,一個(gè)正電子和一個(gè)電子中微子.其實(shí)質(zhì)是一個(gè)上夸克通過釋放一個(gè)W+玻色子轉(zhuǎn)變成一個(gè)下夸克.W+玻色子隨后衰變成一個(gè)正電子和一個(gè)電子中微子.
與β-衰變不同,β+衰變不能單獨(dú)發(fā)生,因?yàn)樗仨毼漳芰?在所有β+衰變能夠發(fā)生的情況下,通常還伴隨有電子捕獲反應(yīng).
γ輻射
γ射線通常伴隨其他形式的輻射產(chǎn)生,例如α射線,β射線.當(dāng)一個(gè)原子核發(fā)生α衰變或者β衰變時(shí),生成的新原子核有時(shí)會(huì)處于激發(fā)態(tài),這時(shí),新原子核會(huì)向低能級(jí)發(fā)生躍遷,同時(shí)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(qū)別是光的頻率,也就是光子的能量.γ光子的能量最高.