Rayonnement ionisantvignette|Pouvoir de pénétration (exposition externe).Le rayonnement alpha (constitué de noyaux d'hélium) est arrêté par une simple feuille de papier.Le rayonnement bêta (constitué d'électrons ou de positons) est arrêté par une plaque d'aluminium.Le rayonnement gamma, constitué de photons très énergétiques, est atténué (et non arrêté) quand il pénètre de la matière dense, ce qui le rend particulièrement dangereux pour les organismes vivants.Il existe d'autres types de rayonnements ionisants.
Ernest RutherfordErnest Rutherford ( à Brightwater, Nouvelle-Zélande - à Cambridge, Angleterre) est un physicien et chimiste néo-zélandais, considéré comme le père de la physique nucléaire. Il découvre les rayonnements alpha, les rayonnements bêta ; il découvre aussi que la radioactivité s'accompagne d'une désintégration des éléments chimiques, ce qui lui vaut le prix Nobel de chimie en 1908. C'est encore lui qui met en évidence l'existence d'un noyau atomique dans lequel sont réunies toute la charge positive et presque toute la masse de l'atome.
Bismuthvignette|upright=1.6|Cristaux oxydés de bismuth.|alt=Masse cristallisée fortement colorée de bismuth oxydé en surface. Le bismuth est l'élément chimique de numéro atomique 83, de symbole Bi. C'est le cinquième et dernier élément du groupe des pnictogènes (groupe ). Il est toxique mais moins que le plomb qu'il tend donc à remplacer pour certains usages, et ce n'est pas un oligo-élément : il n'a aucun rôle physiologique connu.
Rayon gammavignette|Des rayons gamma sont produits par des processus nucléaires énergétiques au cœur des noyaux atomiques. Un rayon gamma (ou rayon γ) est un rayonnement électromagnétique à haute fréquence émis lors de la désexcitation d'un noyau atomique résultant d'une désintégration. Les photons émis sont caractérisés par des énergies allant de quelques keV à plusieurs centaines de GeV voire jusqu'à pour le plus énergétique jamais observé. Les rayons gamma furent découverts en 1900 par Paul Villard, chimiste français.
RadonLe radon est l'élément chimique de numéro atomique 86, de symbole Rn. C'est un gaz noble (ou gaz rare) radioactif, incolore, inodore et d'origine le plus souvent naturelle. C'est l'une des substances les plus denses capables de persister sous forme de gaz dans les conditions normales de température et de pression. Le radon n'existe pas sous forme de corps stable et tous ses isotopes connus sont radioactifs. Son isotope le plus stable est le Rn, qui a une demi-vie de et qui a été utilisé en radiothérapie jusque dans les années 1950.
Noyau atomiquevignette|Noyau atomique de l'hélium.Le noyau atomique est la région située au centre d'un atome, constituée de protons et de neutrons (les nucléons). La taille du noyau (de l'ordre du femtomètre, soit ) est environ plus petite que celle de l'atome () et concentre quasiment toute sa masse. Les forces nucléaires qui s'exercent entre les nucléons sont à peu près un million de fois plus grandes que les forces entre les atomes ou les molécules. Les noyaux instables, dits radioactifs, sont ceux d'où s'échappent des neutrons.
Isotope stablevignette|Table des isotopes par mode de désintégration majoritaire (données du programme Nucleus). Un isotope stable d'un élément chimique est un isotope qui n'a pas de radioactivité décelable. Au , 256 nucléides correspondant à 80 éléments étaient considérés comme stables, bien que le calcul pour un nombre significatif d'entre eux suggère qu'ils devraient connaître certains modes de désintégration. Les éléments 43 et 61 — respectivement le technétium et le prométhium — n'ont aucun isotope stable ; le technétium 99 est présent naturellement à l'état de traces.
Fission spontanéeLa fission spontanée est une forme de désintégration radioactive caractéristique des isotopes très lourds au cours de laquelle un noyau lourd se divise, sans apport d'énergie extérieur, en au moins deux noyaux plus légers. Le premier processus de fission nucléaire à avoir été découvert est la fission induite par neutrons. Cette observation a été annoncée en décembre 1938 par Otto Hahn et Fritz Strassmann. Une description théorique de la fission est proposée par Niels Bohr et John Wheeler 6 mois plus tard, en juin 1939.
Produit de désintégrationEn physique nucléaire, un produit de désintégration est le nucléide descendant de la désintégration radioactive d'un nucléide précurseur. Les produits de désintégration sont extrêmement importants pour comprendre la radioactivité et la gestion des déchets radioactifs. En pratique, les produits de désintégration sont eux-mêmes souvent radioactifs. Il résulte de ceci que la plupart des radionucléides n'ont pas simplement un produit de désintégration, mais plutôt une chaîne de désintégration qui aboutit à un ou plusieurs nucléides stables.
Radioactivité de clustersLa radioactivité de clusters (aussi nommée radioactivité des particules lourdes ou radioactivité d'ions lourds) est un type (rare) de décroissance radioactive, dans lequel un noyau atomique parent avec A nucléons et Z protons émet un « cluster » (agrégat nucléaire) de Ne neutrons et Ze protons plus lourd qu’une particule alpha, mais plus léger qu’un fragment typique de fission binaire. Du fait de la perte de protons du noyau parent, le noyau fils a un nombre de masse Af = A - Ae et un numéro atomique Zf = Z - Ze où Ae = Ne + Ze.
