Promieniotwórczość - to zjawisko polegające na samorzutnym rozpadzie jąder w połączeniu z emisją cząstek alfa, cząstek beta, promieniowania gamma.

Głównymi procesami odpowiedzialnymi za promieniotwórczość są:

PROMIENIOWANIE ALFA a - strumień cząstek wyrzucany dużymi prędkościami z jąder izotopów promieniotwórczych ulegających rozpadowi a. Cząstki a są jądrami atomów helu (symbol ) składającymi się z dwóch neutronów i dwóch protonów, mają ładunek dwudodatni i odchylają się w polu magnetycznym w przeciwnym kierunku niż promieniowanie β. Duża masa i stosunkowo duży ładunek dodatni cząstek a powodują, że zasięg promieniowania a nawet w powietrzu jest niewielki (rzędu centymetrów) w porównaniu z promieniowaniem β, a tym bardziej z promieniowaniem gamma γ. Rozpadowi alfa a towarzyszą zmiany zgodne z prawem przesunięć, z atomu promieniotwórczego pierwiastka powstaje: w wyniku przemiany alfa a - atom pierwiastka o liczbie atomowej mniejszej o 2 (przesunięcie w układzie okresowym o dwa miejsca w lewo) i liczbie masowej mniejszej o 4, w wyniku przemiany beta β - atom pierwiastka o liczbie atomowej większej o 1 (przesunięcie w układzie okresowym o jedno miejsce w prawo) i niezmienionej liczbie masowej. Istnieje związek między okresem połowicznego rozpadu jader ulegających rozpadowi alfa a a energią wysyłanego promieniowania alfa a, dla energii od 2 do 9 MeV okresy sięgają od miliardów lat do milionowych części sekundy.

PROMIENIOWANIE BETA β - strumień szybko poruszających się cząstek beta (elektronów) wysyłanych przez izotopy promieniotwórcze ulęgające przemianie beta β. Promieniowanie beta β m energię od ułamków MeV (np. wysyłane przez 35S) do kilku MeV (np. wysyłane przez 145C). Mianem promieniowania beta (β+) nazywa się również strumień pozytonów wysyłanych przez niektóre izotopy promieniotwórcze ulęgające przemianie beta β. Liczba masowa jądra nie zmienia się podczas przemiany beta β, natomiast ładunek jądra (liczba atomowa) zmienia się o +1 (emisja elektronu) lub -1 (emisja pozytonu). Przemianie beta β towarzyszy emisja neutrino lub antyneutrino. W promieniowaniu beta β spotyka się cząstki o różnych energiach, a w celu ich scharakteryzowania poddaje się krzywą rozkładu cząstek na poszczególne energie. Okresy połowicznego rozpadu izotopów ulegających przemianie beta β wynoszą od ułamków sekundy (np.  - 0,0185 s) do miliardów lat (np.  - 1,32 109 lat)

PROMIENIOWANIE GAMMA γ - promieniowanie elektromagnetyczne o długości fali poniżej 0,2 Å. Promieniowanie gamma γ ma własności zbliżone do promieniowania rentgenowskiego, jednak wobec mniejszej długości fali jest bardziej przenikliwe. Promieniowanie gamma γ ustępuje z kolei przenikliwością jeszcze twardszemu promieniowaniu elektromagnetycznemu, powstającemu w wyniku konwersji elektronów o energii rzędu 10-100 MeV z akceleratorów liniowych i betatronów na tarczach z metali ciężkich. Energia kwantu promieniowania gamma γ (fotonu) wyraża się w milionach eV. Promieniowanie gamma γ powstaje między innymi podczas przemian naturalnych pierwiastków promieniotwórczych, sztucznych izotopów promieniotwórczych, w czasie reakcji rozszczepiania. Powstające w tych przemianach jądra znajdują się w stanie wzbudzonym, a ich przejściu do niższego poziomu energetycznego towarzyszy emisja promieniowania gamma γ. Promieniowanie gamma γ oddziałuje z materią wywołując jonizację i powstawanie rodników (chemia radiacyjna). Z powodu wielkich przenikliwości źródła promieniowania gamma γ muszą być osłonięte grubymi osłonami z ołowiu, betonu, itp. Promieniowanie gamma γ silnie oddziałuje na organizmy żywe (radiobiologia).

WYCHWYT ELEKTRONU - nazywany niejednokrotnie wychwytem jądrowym elektronu, stanowi przemianę jądrową stanowiącą jedną z form rozpadu beta. Jeden elektron należący do wewnętrznej powłoki elektronowej atomu wnika w jądro atomowe, co powoduje zamianę jednego z protonów w neutron, powodując tym samym emisję z jądra tzw. neutrina elektronowego.

SPONTANICZNE ROZSZCZEPIENIE JĄDRA ATOMOWEGO - stanowi jeden z rodzajów rozpadów promieniotwórczych, dokonujących się w obrębie jądra atomowego atomu ciężkiego, w wyniku którego następuje rozkład najczęściej na dwa, czasem na więcej fragmentów, stanowiących również jądra atomowe. Jako rezultat tego zjawiska pojawia się emisja neutronów i kwantów gamma, dodatkowo wydziela się energia, jej znaczna ilość związana jest z defektem masy. Fragmenty, które powstały na skutek rozszczepienia atomowego charakteryzują się nadmiarem neutronów, emitowanych przez te jądra p[o procesie rozszczepienia.

Czynniki zewnętrzne obejmujące temperaturę, pole magnetyczne czy skupienie materiału promieniotwórczego nie wpływają na proces przemiany jądra.

Istnienie zjawiska promieniotwórczości zostało odkryte przez francuskiego fizyka Becquerel'a w 1896 roku. Natomiast Maria Curie-Skłodowska i jej mąż Piotr Curie dokładniej zbadali zachowanie się tego zjawiska. Są oni odkrywcami dwóch promieniotwórczych pierwiastków - polonu i radu. Stanowią one najważniejsze naturalne pierwiastki promieniotwórcze, za których odkrycie małżonkowie Curie otrzymali w 1898 roku nagrodę Nobla. Podstawą zachodzenia zjawiska promieniowania jest ustalona przez angielskiego fizyka Rutherfoda zasada, że jądro atomowe jako niestabilne i nietrwałe pociąga za sobą nieuchronnie ciągłe rozpady. Jądra atomowe podczas emisji cząstek alfa w postaci jąder atomów helu i cząstek beta w postaci elektronów ulęgają przeobrażeniu w nowe jądra atomów - atomów lżejszych pierwiastków. Trwałość jąder ulegających rozpadowi promieniotwórczemu następuje po kilku kolejnych aktach rozpadu.

Zjawisko promieniotwórczości obejmuje dwa rodzaje promieniotwórczości. Pierwszy rodzaj - promieniotwórczość naturalna to zjawisko występowania przemian jądrowych izotopów, które występują w przyrodzie. Drugi rodzaj promieniotwórczości to promieniotwórczość sztuczna, która zachodzi w obrębie jąder atomów, które zostały otrzymane sztucznie, w procesie bombardowania, jąder trwałych pierwiastków. Natomiast z promieniowaniem Rentgenowskim mamy do czynienia pod nazwą ogólną promieniowanie X, jest to promieniowanie elektromagnetyczne pokrywające się częściowo z promieniowaniem gamma, z zakresu niskoenergetycznego, promieniowanie to znajduje się w zakresie długości fali od 0,1 pm do około 50 nm, to znaczy obejmuje zakres pomiędzy promieniowaniem gamma a promieniowaniem ultrafioletowym.

Promieniowanie rentgenowskie wykorzystuje się:

  • do badań strukturalnych, w rentgenowskiej analizie strukturalnej, jest to metoda polegająca na analizowaniu struktury ciał stałych, mianowicie kryształów, która polega dokładniej na badaniu wpływu promieniowania rentgenowskiego oddziałującego z materią. W nawiązaniu do struktury utworzone zostają obrazy interferencyjne powstających postaci rentgenogramów
  • do analizy pierwiastkowego składu chemicznego,
  • do analizy medycznej- przy prześwietleniach w przypadku złamań kończyn, do uzyskiwania obrazu klatki piersiowej, na podstawie którego można dostatecznie wcześnie wykryć choroby płuc takie jak rak, gruźlica, jest to także metoda wczesnego wykrywania guzów mózgu lub chorób zatok.

Promieniowanie rentgenowskie może niszcząco działać na organizm człowieka, dlatego nie należy zbyt często poddawać się badaniom przy użyciu promieniowania rentgenowskiego, gdyż może dojść do trwałych uszkodzeń komórek, i w dalszej kolejności do zachorowalności na nowotwór. Zachowując należyte środki ostrożności badania wykonywane przy zastosowaniu promieniowania rentgenowskiego nie stwarza zagrożenia dla zdrowia i życia pacjenta.

Zjawisko promieniotwórczości jest szeroko wyzyskiwane także w elektrowniach atomowych, bazujących na reakcjach rozszczepiających jądra atomowe, zachodzących w reaktorach jądrowych, co prowadzi do uzyskania energii o bardzo dużej mocy.

Działalność elektrowni jądrowych nie powoduje zanieczyszczenia środowiska, jako że ten rodzaj elektrowni nie produkuje takich gazów jak tlenki węgla, siarki i azotu, będących powodem tworzenia się kwaśnych deszczy i efektu cieplarnianego, prowadząc do zatrucia atmosfery ziemskiej. Ten rodzaj elektrowni stanowi źródło tak zwanej czystej energii, nie mającej negatywnego skutku na obraz środowiska naturalnego.