放射能は不安定な原子核から放射線を放出することである。 その放射線は素粒子（主にアルファ粒子とベータ粒子）の形で存在する場合と、エネルギー（主にガンマ線）の形で存在する場合があります。
放射能は1896年にフランスの物理学者アンリ・ベクレル（1852-1908）によって偶然に発見されました。 ベクレルの発見から数十年、放射能の研究は物質の本質を理解する上で革命的なブレークスルーをもたらし、多くの重要な実用化につながった。 これらの応用には、核兵器や原子力発電所から、深刻な病気の診断や治療に利用できる医療技術に至るまで、数多くの新しい装置や技術が含まれています。
安定核と不安定核
すべての原子（水素を除く）の原子核は、1個以上の陽子と1個以上の中性子を含んでいます。 例えば、ほとんどの炭素原子の原子核は、6個の陽子と6個の中性子を含んでいる。 ほとんどの場合、原子の原子核は安定しており、自ら変化することはない。 100年後（あるいは100万年後）でも、炭素の原子核は今とまったく同じ姿をしている。
しかし、原子核の中には不安定なものもあります。 不安定な原子核とは、自然に何らかの内部変化を起こす原子核のことです。 この変化により、原子核は素粒子、あるいはエネルギーの爆発、あるいはその両方を放出します。 例えば、炭素の同位体である炭素14は、6個の陽子と8個の中性子からなる原子核を持つ。 粒子やエネルギーを放出する原子核は、放射性崩壊、または単に崩壊すると言われています。
知っておきたい言葉
α粒子。 ヘリウム原子の原子核で、2個の陽子と2個の中性子からなる。
β粒子(ベータ粒子)。 原子核から放出される電子。
ガンマ線：原子核から放出される電子。 高エネルギーの電磁波。
同位体：同位体。 原子核に含まれる陽子の数は同じで、中性子の数が異なる2つ以上の元素のこと。
原子核(Nucleus)：原子核のこと。 原子の核で、通常1個以上の陽子と中性子で構成される。
放射性崩壊。 原子核が放射線を出し、新しい原子核に変化する過程。
放射性同族。 ある同位体が崩壊すると別の同位体が生成される放射性同位体のグループ。
安定核：安定した原子核。 原子核が自発的に変化しないこと。
素粒子：素粒子のこと。 原子より小さい物質とエネルギーの基本単位（陽子、中性子、電子、ニュートリノ、陽電子）。
不安定核：原子核が不安定なこと。 原子核の内部で自発的に何らかの変化を起こす原子核。
何が原子核を不安定にするのか、科学者たちは完全に解明しているわけではありません。 ある原子核は陽子や中性子の数が過剰であったり、エネルギーが過剰であったりするようです。 これらの原子核は、素粒子やエネルギーの爆発を起こすことによって、陽子、中性子、エネルギーの適切なバランスでなければならないものを復元します。
この過程で原子核はその組成を変え、実際にはまったく別の原子核になることがあります。 例えば、炭素14の原子核は安定を得るためにベータ粒子を放出します。 ベータ線を失った炭素14は、陽子7個と中性子7個からなる。 しかし、7個の陽子と7個の中性子からなる原子核は、もはや炭素原子核ではありません。 窒素原子の原子核になっているのです。 ベータ線を出すことで、炭素14原子は窒素原子に変化したのです。
放射線の種類
放射性核種からよく出る放射線は、アルファ粒子、ベータ粒子、ガンマ線と呼ばれるもので、このうちアルファ粒子とベータ粒子、ガンマ線は、放射性核種から放出されるものです。 アルファ粒子は、ヘリウム原子の原子核です。 陽子2個と中性子2個からなる。 ラジウム226原子の場合を考えてみましょう。 ラジウム226原子の原子核は、88個の陽子と138個の中性子で構成されています。 この原子核がアルファ粒子を放出すると、アルファ粒子の元となる陽子2個と中性子2個を失わなければなりません。 アルファ粒子を放出した後の原子核には、陽子86個（88 – 2）、中性子136個（138 – 2）しかありません。 この原子核は、ラジウム原子ではなく、ラドン原子の原子核である。 アルファ粒子を放出することで、ラジウム226原子はラドン原子に変化したのです。
原子核からのベータ粒子の放出は、長年、科学者を混乱させる原因となっていました。 ベータ粒子は電子である。 問題は、電子は原子核の中には存在しないことです。 電子は原子核の外には存在するが、原子核の中には存在しない。 では、不安定な原子核がベータ粒子（電子）を放出することは、どのようにして可能なのでしょうか？
答えは、原子核の中にある中性子が分裂して陽子と電子になるときに、ベータ粒子が発生するからです。
中性子 → 陽子＋電子
陽子は正の電荷を1つ持ち、電子は負の電荷を1つ持つことを思い出してください。 つまり、電荷を全く持たない中性子が分裂して、電荷を足してゼロになる2つの新しい粒子（陽子と電子）を作ることができるのです。
先ほどの炭素14の例で考えてみましょう。 炭素14の原子核はベータ粒子を出して崩壊します。 つまり、炭素14の原子核の中の1個の中性子がバラバラになって、陽子と電子になるのです。 電子はベータ線として放出され、陽子は原子核の中に残ります。 新しい原子核は、7個の陽子（元の6個と新しい1個の陽子）と7個の中性子（元の8個が1個分解して減少）を含む。
不安定な原子核からアルファ粒子やベータ粒子が失われるとき、しばしばガンマ線が放出されます。 ガンマ線は高エネルギーの放射線の一種です。 X線に似ていますが、エネルギーがやや大きいのが特徴です。 不安定な原子核の中には、ガンマ線だけを放射して崩壊するものがあります。 このような場合、ガンマ線によって運ばれたエネルギーが失われると、安定した状態になります。
自然放射能と合成放射能
多くの放射性元素が自然界に存在する。 実際、ビスマス（原子番号83）より重い元素はすべて放射性である。 これらの元素には安定同位体がありません。
放射性元素のうち最も重い元素は、放射性族と呼ばれる配列に関与しています。 放射性元素ファミリーとは、ある放射性元素の崩壊によって、同じく放射性である別の元素が生成されるような元素群のことです。 例えば、ある放射性ファミリーの親同位体はウラン238である。 ウラン238が崩壊すると、トリウム234が生成されます。 しかし、トリウム234もまた放射性物質です。 トリウム234が崩壊すると、プロトアクチニウム234になります。 プロトアクチニウム234も放射性物質で、崩壊してウラン234になります。 この過程がさらに11段階続きます。 最後に、同位体のポロニウム210が崩壊して、安定な鉛206が生成されます。
多くの軽い元素にも放射性同位元素があります。 例えば、水素-3、炭素-14、カリウム-40、テルル-123などです。
放射性同位体は、人工的に作ることもできます。 通常のプロセスは、安定した原子核に陽子、中性子、アルファ粒子、または他の素粒子をぶつけることである。 この方法は粒子加速器（アトムスマッシャー）や原子炉で行うことができます。 粒子線が安定した原子核に当たると、その原子核が不安定になり、放射性物質に変化することがある。