放射性 放射性或辐射性是指某核種的原子核不穩定會自发性地放出游離輻射如α射线β射线γ射线等而衰变成另一種核種衰变产物這種特性稱為放射性衡量放射性強度的國際單位為貝克勒Bq傳統單位則為居禮Ci 原子核不穩定具有放射性的核種稱為放射性核種或放射性同位素其衰变时放出的能量称为衰变能量至於原子核足夠穩定不會或無法觀測到其發生衰變的核種則稱作穩定核種或穩定同位素每種元素都有著許多種放射性同位素若某元素的所有同位素都具有放射性則我們稱該元素為放射性元素原子序數為鉍以上的元素都屬於放射性元素而原子序數小於的元素都具有至少一種穩定的同位素锝和鉕除外 有趣的是絕大多數穩定核種的質子或中子數都至少有一個是偶數質子和中子數皆為奇數的穩定核種非常稀少而週期表中原子序為偶數的元素其穩定同位素的數量通常也比相邻的奇數者來得多此外從原子序釙開始一直到鉳之間的放射性元素中原子序是偶數者其最長壽同位素的半衰期也都比相邻的奇數者长这是由於原子核中的質子或中子互相成對時能互相抵銷彼此的自旋角動量使得原子核具有較大的穩定度因此核子數為偶數的核素形成穩定核的可能性本身便比奇數者來得高除了核子是否成對外原子核中具有特定數目的質子或中子時將有利於形成特別穩定的配置結構稱為魔數皆為偶數 對單一原子來說放射性衰变依照量子力學是隨機過程無法預測特定一個原子是否會衰变不過原子衰变的機率不會隨著原子存在的時間長短而改變對大量的原子而言可以用量測衰變常數計算其衰變速率及半衰期放射性核種的半衰期沒有已知的時間上下限範圍可以到個數量級短至幾乎瞬間長至宇宙年齡的一兆倍穩定性愈高的放射性核種其半衰期愈長放射性愈低在所有元素的放射性同位素中有種的半衰期超過一小時而有數千種的半衰期更短 發生衰變的放射性核種稱為母核種parent nuclide或母同位素parent isotope其衰變後產生的核種稱作子核種daughter nuclide或子同位素daughter isotope子核種有可能是穩定核種但也可能同樣具有放射性會繼續衰變形成下一個子核種大部分放射性核種並不直接衰變成穩定核種而是經過一連串的衰變反應最終達至穩定核種為止稱作衰變鏈 放射性衰变有許多種不同的類型衰变過程中若原子核的中子數或質子數發生了改變則稱此衰變為核嬗變若為中子數的改變則核嬗變後的產物為同種元素的另一種同位素若為質子數的改變則核嬗變後的產物為另一種不同的化學元素 最常見的衰变種類是α衰變和β衰變α衰變是原子核放出α粒子氦原子核是發射核子的衰變中最常見的不過有些原子核也會放出質子質子發射或中子中子發射或者釋放比α粒子更重的原子核自發分裂或簇衰变β衰變是原子核釋放β粒子電子或正電子及微中子並將質子轉變為中子或是將中子轉變為質子 原子核的質子也可能捕獲軌道上的電子使質子轉變為中子此為電子捕獲上述的衰变種類都屬於核嬗变 此外也有一些核衰变不會改變原子核的組成產生新的核種例如γ衰变為激發態原子核的能量以γ射線的方式釋出而內轉換英语Internal conversion則是激发态原子核将能量转移至轨道电子上轨道电子再脱离原子的現象這類衰變通常並不單獨發生而往往伴隨在α衰變β衰變或電子捕獲之後而起 目前地球上有個天然存在的放射性原始核種英语Primordial nuclide分屬於個化學元素它們的形成可以追溯到太陽系誕生之前由於它們都具有非常長的半衰期因此直至今日仍能以相當的量存在於地球上著名的例子包括鈾釷等放射性元素以及鉀釤等非放射性元素的長壽放射性同位素除了以上種長壽放射性核種外地球上也存在著約個非原生的壽命較短的放射性核種其中一部分是放射性原始核種衰變後的產物例如鐳氡及釙等部分則是宇宙射線散裂產生的宇生放射性核種英语Cosmogenic nuclide例如氚碳及磷等如碳就是由宇宙射線撞擊氮所產生 放射性核種也可透過粒子加速器或核反應爐來人工合成使用人工合成的方式能製造出許多自然界中不存在的放射性核種稱為人造同位素它們的壽命通常較短且不處於自然界的條主要衰變鏈中因此只能以人工合成的方式生成所有同位素皆為人造同位素的元素稱作人工合成元素或人造元素例如鑀鐨等