Física Nuclear é um campo muito complexo; entretanto, os princípios básicos podem ser , de modo simples, explicados. É o número variável de neutrons no núcleo do átomo que engatilha o processo chamado de decaimento radioativo que causa radiação. Quando um átomo possui muitos ou poucos neutrons em seu núcleo,ele terá a tendência de it will de se redistribuir em uma nova combinação de partículas para se tornar mais estável. Neste processo de decaimento, uma quantidade de excesso de energia é arremessada para fora do núcleo. Quando o número de neutrons é excessivos, um neutron pode ser convertido em um próton disparando um elétron em alta velocidade. Esse processo é conhecido como decaimento beta. Um próton pode ser convertido em um neutron e fazer com que uma partícula pouco comum chamada de pósitron seja ejetada do núcleo Em outro processo, o núcleo em uma tentatica em vão de se estabilizar arremessa para fora 2 protons e 2 neutron juntos como partícula única, chamada de partícula alfa. A energia liberada em cada decaimento pode ser enorme. Este processo de decaimento é utilizado em reatores atômicos e bombas. Quando certos isótopos muito pesados de urânio ou plutônio ( ou muito outros isótopos)decaem, ele podem se dividir. Este processo é chamado de fissão nuclear. Na fissão, o núcleo inteiro se divide, causando o aparecimento de dois novos átomos e liberando uma quantidade monstruosa de energia. Este processo não é muito previsível já que o núcleo pode ser dividido em muitos modos, criando uma larga variedade de novos átomos e até alguns neutrons livres. Estes neutrons quando liberados podem ser absorvidos por outros átomos combustível, causando com que eles, em troca, entrem em uma contínua ou ( se não controlada) explosiva reação em cadeia. Devido a larga variedade de átomos produzidos no processo de fissão, muitos dos subprodutos não são estáveis e irão, assim, se decair, culminando em um perigoso lixo nuclear Em todos os processos acimas, um outro tipo de radiação, gama, é quase sempre liberada. Ao contrário das partículas já mencionadas, radiação gama consiste de pequenos pacotes de energia chamados Quanta. Luz, raio-x e raios gama podem ser descritos como quanta, a diferença sendo a energia total contida em cada pacote. No decaimento nuclear certa energia nos núcleos instáveis é dissipado para seus arredores na forma de calor e radiação no instante em que eles decaem. O núcleo pode permanecer nos seus estados instáveis por bilhões de anos, e então de repente, decairem espontaneamente. O tempo exigido para que a metade dos átomos do isótopo decairem é chamado meia-vida do isótopo. Para que um isótopo com meia-vida de um ano, a substância isotópica pura seria de apenas de 50% após um ano, metade dos átomos originais sendo decaída em outras substâncias. Materiais radioativos naturais possuem longas meia-vidas. Uranio-238, por examplo, tem uma meia-vida de 4 bilhões de anos, e existe hoje apenas porque não houve tempo suficiente desde sua criação para que eles decaíssem a níveis desprezíveis.