Стабильность атомных ядер зависит от числа протонов и нейтронов, входящих в состав, а также от их соотношения. В максимально устойчивых ядрах легких элементов на один протон приходится один нейтрон, т.е.
Np:Nn = 1

По мере увеличения заряда ядра рост числа нейтронов опережает рост числа протонов, и для ядер тяжелых элементов соотношение между ними составляет
Np:Nn = 0,6.

При недостатке или избытке нейтронов ядро становится неустойчивым и распадается. В зависимости от типа испускаемой ядром частицы можно выделить следующие типы радиактивного распада: альфа-распад, бета-распад и гамма-распад.

При недостатке нейтронов ядра атомов выбрасывают положительно заряженные частицы – протоны (p) или позитроны (e⁺ или b⁺), понижая тем самым свой заряд и увеличивая долю нейтронов. Радиоактивный распад по такому механизму называется α-распадом.

При избытке нейтронов процессы распада идут вследствие превращения нейтронов в протоны, что сопровождается испусканием отрицательно заряженных частиц – электронов (β-распад).

Уменьшение энергии возбужденного ядра может происходить за счет испускания γ-излучения с очень малой длиной волны, при этом массовое число и заряд ядра остаются неизменными.