放射性衰变是由原子核中质子和中子的数量驱动的。如果一个原子有稳定的核子（中子和质子）的数量和排列，那么它就不会衰变。它在放射学上是稳定的，不会发生变化。因为它已经处于它的最低能量状态，没有达到更低能量状态的过程，因此不会发生核转换。
在核素图上，中子数相对于质子数的最佳数量被称为稳定线。核素图表是已知的所有质子和中子组合的图表。横轴是中子数;纵轴是质子数。因此，每一个正方形都是质子和中子的独特配对。如果质子和中子总数少于20个，则稳定比为1:1。也就是说，质子和中子的数量是相同的（略有变化）。随着原子核变大，它需要更多的中子来把它凝聚在一起。基本上，这是因为随着质子数量的增加，所有质子之间的静电斥力越来越大，所以你需要强核力的粘合，中子和质子都有。在铀的质量周围，中子比质子多50%。处于稳定线上的原子核不会衰变。稳定的原子核有254个。
如果原子核不在稳定线上，那么它就不在可能的最低能量状态，原子核会试图达到一个更稳定的排列。原子核“不稳定”的原因（基本上）有四种：质子太多，中子太多，两者都太多，质子和中子的排列效率低下。
这些原子核在曲线的上方和左侧。所以对于中子数来说，它有太多的质子来保持稳定。要解决这个问题，就必须减少相对于中子数的质子数。由于它没有足够的能量来抛出一个质子（结合能太高了），它必须用另一种方法来解决这个问题。它是通过把质子变成中子来实现的！这将使质子数减少1，中子数增加1。这使得质子与中子的比率更接近于稳定线。现在，要把质子转换成中子，同时又符合守恒定律，就必须创造出正电子和中微子。正电子保留了电荷，因为质子和正电子都带正电荷，而中子和中微子不带电荷。中微子守恒轻子数、自旋等。
质子- >中子+正电子+中微子
正电子和中微子有太多的动能而不能留在原子核中，所以它们会被释放出来。发射的正电子被称为正粒子，很容易被探测到。中微子几乎探测不到。
或者，有时原子核会通过吸收一个内层电子来解决这个问题。这达到了同样的实际效果。
质子+电子- >中子+中微子
所有这一切的底线是，任何在稳定线以上和左边的核素将是一个正发射体（并可能经历电子捕获）。
这些原子核在曲线的右下方。所以对于质子数来说，它有太多的中子，所以不稳定。要解决这个问题，就必须降低相对于质子数的中子数。由于它没有足够的能量射出一个中子，它必须通过把一个中子变成一个质子来解决这个问题。这将使中子数减少1，质子数增加1，使中子与质子的比率更接近稳定线。为了将一个中子转换成一个质子并遵循守恒定律，就会产生一个电子和一个反中微子。电子的负电荷与新质子的正电荷相平衡。可以表示为：
中子- >质子+电子+反中微子
电子和反中微子会被发射出来。发射出来的电子被称为负离子，很容易被探测到。反中微子几乎是探测不到的。底线是，任何在稳定线下面和右边的核素，都将是负的辐射源。例子：钴60,锶- 90
这些原子核在曲线的右边。没有比铅重的稳定原子核。（铋的半衰期很长，有时被认为是稳定的。）一种理解方法是质子的数量超过了中子的数量。原子核必须减少核子的总数，它通过释放两个质子和两个中子来做到这一点。这和氦原子核一样，是一种非常稳定的原子核组合，如此稳定以至于它在离开原子核的时候会保持完整。
释放出来的氦核被称为阿尔法粒子。
原子核也可能高于或低于外推的稳定线。如果是这样，它将经历负的或正的衰变，除了衰变。它将轮流使用不同的衰变方案，直到它足够轻，并且有正确的比例处于稳定线上。它通常会以铅的形式结束。
有时这个区域的原子核会自发裂变。然后它将在稳定线以下结束（沿着一条中子/质子比为1.5的直线到原点）。裂变产物将经历负衰变。底线是，任何超出稳定线右侧的核素都将是一个发射体，也可能发射-或+粒子。例子：氡- 220、铀- 225
质子和中子的低效排列。
在之前的任何一次衰变（或）之后，原子核通常会留下过多的能量。它会以电磁辐射的形式释放出纯能量，从而释放出多余的能量。这不会改变中子或质子的数量。
原子核发出的电磁辐射称为伽马射线。
如果伽马在前面的衰变之后立即释放，它通常被认为是同一衰变的一部分，即使它实际上来自衰变的产物，而不是原始的核素。这叫做衰变。如果伽玛射线释放的时间比粒子晚，就被认为是一个独立的衰变，一个同分异构体的跃迁。
