Nestabili atomu kodoli spontāni sadalās, veidojoties kodoliem ar augstāku stabilitāti. Tiek saukts sadalīšanās process radioaktivitāte. Enerģiju un daļiņas, kas izdalās sadalīšanās procesā, sauc par starojumu. Kad dabā nestabili kodoli sadalās, procesu sauc par dabisko radioaktivitāti. Kad laboratorijā tiek sagatavoti nestabilie kodoli, sadalīšanos sauc par inducēto radioaktivitāti.
Pastāv trīs galvenie dabiskās radioaktivitātes veidi:
Alfa starojums
Alfa starojums sastāv no pozitīvi lādētu daļiņu plūsmas, ko sauc par alfa daļiņām, kurām ir atomu masa no 4 un lādiņš +2 (hēlija kodols). Kad no kodola izvada alfa daļiņu, kodola masas numurs samazinās par četrām vienībām un atomu skaitlis samazinās par divām vienībām. Piemēram:
23892U → 42Viņš + 23490Th
Hēlija kodols ir alfa daļiņa.
Beta starojums
Beta starojums ir elektronu straume, ko sauc par beta daļiņas. Izmetot beta daļiņu, neitrons kodolā tiek pārveidots par protonu, tātad masas skaitlis kodola nav mainīts, bet atomu skaits palielinās par vienu vienība. Piemēram:
23490 → 0-1e + 23491Pa
Elektrons ir beta daļiņa.
Gamma starojums
Gamma stari ir augstas enerģijas fotoni ar ļoti īsu viļņa garumu (no 0,0005 līdz 0,1 nm). Gamma starojuma emisija rodas enerģijas izmaiņu rezultātā atoma kodolā. Gamma izstarojums nemaina ne atomu skaitli, ne atomu skaitli atomu masa. Alfa un beta emisiju bieži pavada gamma emisija, jo satrauktais kodols nokrītas zemākā un stabilākā enerģijas stāvoklī.
Alfa, beta un gamma starojums pavada arī izraisītu radioaktivitāti. Radioaktīvie izotopi tiek sagatavoti laboratorijā, izmantojot bombardēšanas reakcijas, lai stabilu kodolu pārvērstu radioaktīvā kodolā. Pozitrona (daļiņa ar tādu pašu masu kā elektronam, bet lādiņa +1, nevis -1) emisija netiek novērota dabiskajā radioaktivitātē, bet tas ir izplatīts inducētās radioaktivitātes samazinājuma veids. Bombardēšanas reakcijas var izmantot, lai iegūtu ļoti smagus elementus, ieskaitot daudzus, kas dabā nenotiek.