Existem, na natureza, alguns elementos químicos cujos núcleos são instáveis. Um núcleo instável pode permanecer inalterado por milhares ou até milhões de anos, mas, em certo instante, acabará emitindo um corpúsculo e transformando-se num núcleo de outro elemento. Os núcleos que se desintegram espontaneamente são chamados radiativos.
Os núcleos radiativos podem decair de dois modos: emitindo uma partícula alfa ou uma partícula beta. Toda substância radiativa se transmuta com o passar do tempo, devido ao decaimento espontâneo sofrido por seus núcleos.Assim, a quantidade de átomos da substância original diminui.
Há isótopos naturais que sofrem decaimento, mas muito mais numerosos são os isótopos artificiais que sofrem esse tipo de transformação. Tais isótopos artificiais, chamados radioisótopos, são produzidos em reatores nucleares e em aceleradores de partículas, para utilização na medicina, na industria e na pesquisa.Chamamos de isótopos um mesmo elemento químico com diferentes quantidades de nêutrons em seus núcleos.
As partículas alfa penetram pouquíssimo na matéria.
As partículas beta são mais penetrantes.
Os fótons gama podem atravessar vários centímetros de matéria antes de serem absorvidos. Eles são, por isso, utilizados em terapias de destruição de tumores.