هر عنصر دارای یک یا چند ایزوتوپ با هسته های ناپایدار است که می تواند تحت پوسیدگی رادیواکتیو قرار گیرد. در این فرایند هسته می تواند ذرات یا تابش الکترومغناطیسی را آزاد کند. هنگامی که شعاع هسته بیشتر از شعاع عمل نیروی قوی باشد، ممکن است پوسیدگی رادیواکتیو رخ دهد و شعاع عمل نیروی قوی تنها چند فمتومتر است.
رایج ترین پوسیدگی های رادیواکتیو به این شکل است:
پوسیدگی آلفا: هسته یک ذرات آلفا، یک هسته هلیوم حاوی دو پروتون و دو نوترون را آزاد می کند. نتیجه پوسیدگی یک عنصر جدید با عدد اتمی پایین تر است.
پوسیدگی بتا: پدیده ای از برهم کنش ضعیف است که در آن یک نوترون به پروتون تبدیل می شود یا یک پروتون به نوترون تبدیل می شود. اولی با آزاد شدن یک الکترون و یک آنتی نوترینو همراه است، در حالی که دومی یک پوزیترون و یک نوترینو آزاد می کند. الکترون های آزاد شده یا پوزیترون ها را ذرات بتا می نامند. بنابراین پوسیدگی بتا می تواند تعداد اتمی اتم را یک به یک افزایش یا کاهش دهد.
پوسیدگی گاما: سطح انرژی هسته کاهش می یابد، و تابش الکترومغناطیسی آزاد می شود، معمولاً پس از آزاد شدن ذرات آلفا یا ذرات بتا.
نیمه عمر ایزوتوپ ها با پروتون های Z و نوترون های N
از دیگر پوسیدگی های رادیواکتیو نسبتاً نادر می توان به: آزاد کردن نوترون ها یا پروتون ها، آزاد کردن هسته ها یا خوشه های الکترونی و تولید الکترون های پرسرعت به جای پرتوهای بتا و الکترون های پران انرژی به جای پرتوهای گاما از طریق تبدیل داخلی اشاره کرد.
هر رادیوا ایزوتوپ یک دوره پوسیدگی مشخصه دارد که نیمه عمر است. نیمه عمر زمان مورد نیاز برای نیمی از نمونه برای پوسیدگی است. این یک پوسیدگی نمایی است، که یک پوسیدگی ثابت ۵۰٪ از نمونه در طول هر نیمه عمر است. به عبارت دیگر، پس از دو نیمه جان، تنها ۲۵٪ ایزوتوپ شروع باقی مانده است.