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La radiactividad es un proceso de descomposición del núcleo atómico, en el que el átomo de un elemento se transforma en uno o más átomos de un elemento de otro. El subproducto de la descomposición es la radiación ionizante, que es una partícula que transporta el exceso de energía liberada durante la descomposición. Algunos elementos radiactivos se encuentran naturalmente en la naturaleza, como el uranio o el radón. Son responsables de la radiactividad natural a la que estamos expuestos a lo largo de nuestras vidas enteras. Sin embargo, si uno artificialmente genera radiación, lo llamamos radiación artificial.

La radiación radiactiva es una corriente de partículas que emana de un material que está sujeto a la descomposición radiactiva. No todos los materiales, sin embargo, emiten la misma partícula. Hay tres tipos básicos de radiación:
Alfa, en el que las partículas son átomos de helio, y que son tan poco penetrante que se detenga hasta en el papel.
Beta, en donde las partículas son electrones o positrones, y que se detiene en la fina capa de metal.
Gamma, en el que las partículas son fotones que sólo puede ser detenida con una gruesa capa de plomo o material similar.

Los núcleos de átomos están compuestos por dos tipos de partículas: protones y neutrones, donde el número de protones determina el núcleo de qué elemento es. La relación del número de protones y neutrones en el núcleo determina si se produce una transformación radiactiva. Simplemente, si el elemento no está satisfecho con su número de neutrones, entonces es radiactivo.

En la vida cotidiana y la ciencia, parecía como si el mundo estuviera gobernado por la mecánica newtoniana hasta el principio del siglo XX. Esto significa que un cuerpo cambia de posición y velocidad en función de cómo las fuerzas actúan sobre el. Sin embargo, muchos experimentos muy precisos llevaron a lo científicos a crear otra descripción del mundo: la mecánica cuántica. En un mundo cuántico, no tiene sentido hablar de velocidad o trayectoria como estamos acostumbrados. En cambio, presentamos la probabilidad de ocurrencia de cuerpos en diferentes lugares. Por ejemplo, si tomamos un núcleo cargado positivamente del átomo y lo rodeamos con electrones cargados negativamente, el sistema no se comporta como una analogía del sistema solar en miniatura. Los electrones se dará la vuelta alrededor del núcleo a lo largo de diferentes órbitas. Una mejor manera de imaginarlo es como una nube de electrones alrededor del núcleo. La densidad de la nube determina la probabilidad de encontrar un electrón en un sitio determinado.

Los núcleos de átomos radiactivos, ya sean naturales o artificiales, se desintegran en el núcleo de otros núclidos (átomos con otras cantidades de partículas en el núcleo). Muchas de esas desintegraciones conducen a núcleos que también son radiactivos. En ese caso, el núcleo se decae y decaerá antes de convertirse en un núcleo estable. Este proceso se denomina serie de descomposición. En la cámara de niebla, por ejemplo, podemos observar la descomposición de radón-220, el polonio-216, que es tan inestable que casi inmediatamente se descompone en plomo-212. Luego vemos dos partículas alfa, una de cada decae, que salen volando de casi el mismo lugar. El radón de descomposición luego avanza a través de tres descomposiciones adicionales al producto final estable: plomo-208.

La radiación radiactiva es omnipresente, pero si está sobreexpuesta, tiene un efecto adverso a la salud. La radiación radiactiva es un buen servidor, pero un mal maestro. Si queremos utilizar la radiación para nuestro propio beneficio, también debemos garantizar la seguridad de todas las personas y el medio ambiente. La catástrofe de Chernobyl no fue solo una mera coincidencia sino sobre todo, un fallo importante al observar los procedimientos de seguridad que se aplican a la operación de una planta de energía nuclear. Si se siguen todos los procedimientos, las plantas nucleares son una fuente de electricidad muy segura, como lo demuestran las plantas eléctricas de todo el mundo.

PET = la tomografía por emisión de positrones es un método de diagnóstico basado en material radiactivo con una corta vida media. Se inyecta al cuerpo y se concentra en tejidos metabólicamente activos como tumores cancerosos. Si luego detectamos dónde están volando las partículas de radiación, podemos determinar la localización del tumor. La terapia de protones, por el contrario, es un método curativo en el que el tumor es irradiado por una corriente de protones. Los protones se usan porque tienen menos efectos secundarios que otras formas de radiación.

Las partículas elementales son partículas que no tienen estructura interna, es decir, que no se pueden dividir en otras subpartes. Anteriormente, los científicos pensaban que los protones, neutrones, fotones y electrones eran las partículas básicas. Hoy sabemos que solo el electrón y el fotón son partículas elementales y que el protón y el neutrón están compuestos de quarks y gluones. También se descubrieron otras partículas elementales: el muon, tauon, bosones W +, W- y Z0, el bosón de Higgs y neutrinos. Todas las demás partículas consisten entonces en las elementales.

Las partículas compuestas se componen de partículas elementales. Por ejemplo las partículas alfa están compuestas por dos protones y dos neutrones, cada protón y neutrón constan de tres quarks y gluones.

Los plátanos son un alimento muy rico en potasio. El potasio es, por casualidad, uno de los elementos que muestra una radioactividad relativamente alta debido a los isótopos naturales. El potasio-40 es único ya que puede estar sujeto a fallas de gamma, beta + y beta-. Y el beta + radiacion se compone de antimateria, específicamente positrones, que son antipartículas de electrones. Sin embargo, no sucumbir al pánico no es humanamente posible consumir una cantidad suficiente de plátanos con el fin de mostrar efectos de la radiactividad.

La radiación radiactiva proviene no solo de nuestro planeta, sino también del espacio. Afortunadamente, la mayor parte captura la atmósfera o el campo magnético de la Tierra, protegiéndonos de sus efectos secundarios. La radiación secundaria luego surge de la interacción de los rayos cósmicos con las moléculas de aire en la atmósfera. La partícula que los físicos llamaron Oh-My-God fue la partícula capturada por un detector de rayos cósmicos en 1991. Obtuvo su nombre porque su energía era muchas veces más alta que la de cualquier otra partícula observada.

El modelo estándar es el modelo actual generalmente aceptada de partículas e interacciones.
Se puede fácilmente imaginar. Así que dividimos las partículas del modelo estándar en dos grupos imaginarios: ladrillos y mortero. Con ladrillos, entendemos el primer grupo de partículas que componen las substancias y construimos un universo. Las sustancias de la materia incluyen quarks y leptones. Entonces mortero puede ser entendido como el segundo grupo de partículas: las fuerzas de apoyo. Es una especie de lazo que mantiene unidos a los objetos del universo y es responsable de sus interacciones.
El modelo estándar también incluye el bosón de Higgs, una partícula que los científicos han estado buscando durante más de medio siglo y se descubrió en el CERN en 2013.
El modelo de física de partículas estándar inicialmente parecía ser la última teoría de todo, lo que puede explicar toda la física. Como en todas las otros sectores de la física, esta teoría se topó con una situación que no puede explicar. Esto significa que no es todo correcto, pero el modelo estándar sigue siendo muy útil y crea espacio para futuras investigaciones.

Las partículas más rápidas que se pueden encontrar son rayos cósmicos o aquellos acelerados artificialmente en las aceleradores de partículas. Como predice la Teoría Especial de la Relatividad de Albert Einstein, los observadores de tales partículas parecen ser más lentos en las partículas. Las partículas no tienen reloj, pero si son inestables, podemos ver cuánto tiempo se deshace esa partícula y compararla con partículas que no se mueven. Luego descubrimos que las partículas en movimiento se caen más lentamente, o son más lentas.

El elemento es radiactivo si no está satisfecho con la cantidad de neutrones en su núcleo. Si queremos crear un elemento de radiación, debemos «forzar» algunos neutrones o protones. Tal transformación se llama transmutación y se lleva a cabo irradiando el material con radiación radiactiva, como partículas alfa, protones o neutrones.

La radiación emite mucha energía con la descomposición radiactiva. Sin embargo, la energía de las partículas de radiación no se puede usar directamente, por lo que debe absorberse en el material que se calienta. Posteriormente, eliminamos el calor, evaporamos el agua y luego producimos electricidad con una turbina de vapor. Se puede decir que es solo una planta eléctrica de carbón con otra forma de calentar el agua.

La radiación radiactiva también a veces se denomina radiación ionizante. Este nombre se refiere a la capacidad de extraer electrones de las moléculas. Si esto ocurre, se forma un radical libre, una especies de molécula muy reactiva. Los radicales libres dentro de las células de nuestro cuerpo pueden reaccionar con moléculas de ADN que llevan información genética. Las células tienen muchos mecanismos con los que lidiar, pero si tales intervenciones son demasiado, pueden producirse cáncer o enfermedades por radiación.