衰变亦称“蜕变”，指放射性元素放射出粒子而转变为另一种元素的过程，如镭放出α粒子后变成氡。

不稳定(即具有放射性)的原子核在放射出粒子及能量后可变得较为稳定，这个过程称为衰变(Radioactive decay)。这些放射出的粒子或能量(后者以电磁波方式射出) 统称辐射(radiation)。由不稳定原子核发射出来的辐射可以是α粒子、β粒子、γ射线或中子。

放射性核素在衰变过程中，该核素的原子核数目会逐渐减少。放射性核素的数量因衰减而减少到原来的一半所经历的时间定义为物理半衰期T，简称半衰期（halflifeperiod）。每种放射性核素都有其特定的半衰期，由几微秒到几百万年不等。

原子核由于放出某种粒子而变为新核的现象。原子核是一个量子体系，核衰变是原子核自发产生的变化，它是一个量子跃迁过程，它服从量子统计规律．对任何一个放射性核素，它发生衰变的精确时刻是不能预知的，但作为一个整体，衰变的规律十分明确。若在dt时间间隔内发生核衰变的数目为dN，它必定正比于当时存在的原子核数目N，显然也正比于时间间隔dt .衰变不受任何条件的影响，是物质特有的性质。

α衰变是一种放射性衰变。在此过程中，一个原子核释放一个α粒子（由两个中子和两个质子形成的氦原子核），并且转变成一个质量数减少4，核电荷数减少2的新原子核。

一个α粒子与一个氦原子核相同，两者质量数和核电荷数相同。α衰变从本质上说，是量子力学隧道效应的一个过程。与β衰变不同，它由强相互作用支配。

衰变产生的α粒子的动能通常为5MeV左右，速度是30,000km/s，光速的十分之一。因为它质量相对较大，带两个单位的正电荷，速度相对较慢（针对其他衰变粒子），所以它们容易与其他原子相互作用而失去能量。因此，它们可以被一层几厘米厚的空气几乎完全吸收。

α衰变过程表示为：

母核与子核的静质能之差称为衰变能E衰：

E衰= (Mx-MY-Ma)c2

它分配给子核与a粒子的动能（衰变过程中的粒子速度远小于光速，可按非相 对论性处理能量、动量）

E衰 = Eγ + Eα = 1/2Mγv2γ+1/2Mαv2α

由动量守恒可推：

通常重元素发生α衰变，有A>>4,所以Eα≈E衰

推论表明，每一种产生α放射性的物质，只放出单一能量的α粒子。但精确 的测量发现，同一种α放射性物质能放射出几组不同能量的^粒子，形成α能谱的精细结构，这就揭示了原子核能级的分立性：与原子类同，原子核也存在一系列离散的能级。α衰变过程中，子核与母核(一般是母核)可处于不同的能级，因而放射出的α粒子也就可以有不同的能量。

β衰变是一种放射性衰变。在此过程中，一个原子核释放一个β粒子（电子或者正电子），分为β+衰变（释放正电子）和β-衰变（释放电子）。

β-衰变中，弱相互作用把一个中子转变成一个质子，一个电子和一个反电子中微子。其实质是一个下夸克通过释放一个W-玻色子转变成一个上夸克。W-玻色子随后衰变成一个电子和一个反电子中微子。

β+衰变中，一个质子吸收能量转变成一个中子，一个正电子和一个电子中微子。其实质是一个上夸克通过释放一个W+玻色子转变成一个下夸克。W+玻色子随后衰变成一个正电子和一个电子中微子。

与β-衰变不同，β+衰变不能单独发生，因为它必须吸收能量。在所有β+衰变能够发生的情况下，通常还伴随有电子捕获反应。

天然的放射性β衰变发出射线， 人工放射性衰变有两种：β+衰变和K电子俘获。三种衰变反应式如下：

γ辐射通常伴随其他形式的辐射产生，例如α射线，β射线。当一个原子核发生α衰变或者β衰变时，生成的新原子核有时会处于激发态，这时，新原子核会向低能级发生跃迁，同时释放γ粒子，这就是γ辐射。

γ射线，x-射线, 可见光和紫外线,都是不同形式的电磁辐射，唯一的区别是光的频率，也就是光子的能量。γ光子的能量最高。