Radioactivitatea apare atunci când nucleele unor atomi se fragmentează, emiţând raze sau particule (radiaţii), proces cunoscut ca descompunere radioactivă. Un element radioactiv este cel al cărui nucleu se descompune treptat în acest mod. Cauza este instabilitatea nucleului, datorată de obicei numărului de masă foarte mare, sau unei inegalităţi între protoni şi neutroni.

Radioizotopul sau izotopul radioactiv

Este o substanţă radioactivă, de vreme ce toţi sunt izotopi. În natură există mai mulţi radioizotopi, ca de exemplu Carbon-La şi Uraniu-238; alţii există în forme variate.

Particula alfa (particula ά)

Este un tip de particulă emisă de nucleul unui atom radioactiv. Conţine doi protoni şi 2 neutroni, ca nucleul de Heliu, are masa atomică relativă 4 şi sarcina electrică + 2. Se deplasează lent, având o putere slabă de penetrare.

Particula beta (particula β)

Este o particulă rapidă emisă de un nucleu radioactiv. Poate fi un electron sau un pozitron (ca un electron, dar cu sarcină electrică pozitivă) şi poate penetra obiecte cu densitate şi/sau grosime foarte mică, cum ar fi hârtia.

Razele gama (raze γ)

În general, razele γ sunt emise după cele a sau fi, de către nucleul radioactiv. Au forma undelor (ca lumina sau razele X) şi o mare putere de pătrundere, penetrând tabla de aluminiu. Pot fi oprite doar cu un bloc gros de plumb.

Descompunerea radioactivă

Este procesul în care nucleele unui element radioactiv suferă o serie de descompuneri pentru a deveni nucleul stabil al unui alt element.

Dezintegrarea

Este scindarea unui nucleu instabil în două părţi, de obicei alt nucleu şi o particulă a sau fi. Numărul atomic se modifică, astfel încât rezultă un atom al unui alt element. Dacă acesta este stabil, nu vor mai avea loc dezintegrări. Dacă nu, procesul continuă cu o serie de descompuneri, până când se formează un atom stabil.

Descompuneri în serie sau serii radioactive

Când un element radioactiv se descompune, vorbim de dezintegrarea în serie, rezultând diferite elemente, până la atomi stabili.

Becquerel

Este unitatea de măsură pentru descompunerea radioactivă, echivalent cu o dezintegrare/s. Un curie reprezintă 3,7 x 10¹º bequereli.

Timp de înjumătăţire

Timpul necesar ca jumătate din atomii unei probe de element radioactiv să sufere o descompunere radioactivă. Cantitatea de radiaţii se înjumătăţeşte. Aceşti timpi variază, de exemplu pentru U-238 timpul de 4,5 mii de mii de ani, dar pentru radiu-221 e de doar 30 de secunde.

Utilizări ale radioactivităţii

Fisiunea nucleară

Este divizarea unui nucleu, cauzată de bombardarea cu neutroni. Nucleele se scindează, formând neutroni şi nuclee ale altor elemente şi eliberând cantităţi uriaşe de energie. Eliberarea neutronilor, produce şi fisiunea altor atomi, eliberându-sc alţi neutroni – o reacţie în lanţ. Un element care suportă fisiunea se numeşte fisibil. Fisiunea nucleară controlată se foloseşte în centralele nucleare; fisiunea necontrolată este devastatoare (ca la bombele atomice).

Fuziunea nucleară

Defineşte combinarea a două nuclee pentru a forma unul mai mare. Are loc doar la temperaturi foarte înalte şi eliberarează cantităţi uriaşe de energie. Fuziunea nucleară are loc la explozia bombei nucleare.

Datarea cu (radio)carbon

Este metoda utilizată pentru calcularea timpului scurs de la moartea unui organism viu, prin măsurarea radiaţiei emise. Orice fiinţă vie conţine o cantitate mică de carbon-14 (un radioizotop), care descreşte treptat după moarte.

Radiologia

Studiul radioactivităţii a dus la aplicaţiile acesteia în medicină (radioterapie). Celulele canceroase sunt sensibile la radiaţii, astfel că mici doze de radiaţii se folosesc în tratamentul cancerului.

Iradierea

Reprezintă tratarea alimentelor cu raze gamma, pentru a le conserva prospeţimea.