Э. Резерфод пен П. Кюри радиоактивтік кезіндегі сәуле шығарудың табиғатын зерттеу барысында оның құрамы күрделі екенін анықтайды. Радиоактивті радий қорғасыннан жасалған калың қабатты ыдыстың ішінде орналасқан. Ыдыстың ортасында цилиндр пішінді арна бар. Ыдыстың түбіндегі радийден шыққан сәулелерге оған перпендикуляр бағытта күшті магнит өрісі әсер етеді. Арнаның қарсысында фотопластина бар. Барлық қондырғы вакуумде орналастырылған. 8.6-суретте көрсетілгендей радийден шығатын сәулелер ағыны магнит өрісінен өткеннен кейін үш шоққа бөлінген. Шоқтардың осылайша бөлінуін фотопластинадағы қарайған заттардың орындары бойынша анықтайды. Оларды сәйкесінше α (альфа)-сәуле, β (бета)-сәуле және γ (гамма)-сәуле деп атаған. α-сәуле дегеніміз — оң арядталған бөлшектер (α-бөлшек) ағыны, β-сәуле дегеніміз—өте шапшаң қозғалатын және жылдамдықтары бірдей емес теріс зарядталған бөлшектер (β-бөлшек) ағыны болып шықты. Магнит өрісінде ауытқу бұрышының әр түрлі болуы α-бөлшек пен β-бөлшектің массаларының бірдей емес екенін, әрі қарама-қарсы зарядталғанын көрсетеді. γ-сәулесі магнит өрісінде ауытқымайтын, жиілігі өте жоғары электромагниттік сәулелену кванты екен.
Альфа-ыдырау
α-бөлшегінің табиғатын 1908 жылы Резерфорд көптеген эксперименттік зерттеулер нәтижесінде анықтады. Альфа-ыдырауы кезінде ядродан өздігінен α-бөлшек — гелий атомының ядросы Не (екі протон және екі нейтрон) ұшып шығады және жаңа химиялық элементтің туынды ядросы пайда болады.
Альфа-ыдырау кезінде атом ядросы зарядтың саны екіге және массалық саны төртке кем туынды ядроға түрленеді. Жаңа элемент Менделеев кестесіндегі периодтық жуйенің бас жағына қарай екі орынға ығысады:
мұндағы — аналық ядроның белгісі, — туынды ядроның таңбасы. Гелий атомының ядросы болып табылатын α-бөлшек үшін белгісін пайдаландық
Атом ядросының альфа-бөлшек шығарып басқа ядроға өз бетінше айналу процесі альфа-ыдырау деп аталады. Реттік нөмірлері Z > 82 ауыр элементтердің барлығының дерлік ядролары альфа-радиоактивті ядролар болып табылады. Ыдырау төмендегі сызбанұсқа бойынша жүреді:
Х- ыдырайтын ядроның, ал У- түзілген ядроның химиялық символы. Альфа-ыдырау нәтижесінде бастапқы ядромен салыстырғанда түзілген ядроның реттік нөмірі 2 бірлікке, ал массалық саны 4 бірлікке кеміді. Мысалы: 
уран изотопы ыдырағанда 
торий изотопы түзіледі:
Әдетте ядроның альфа-ыдырауымен қатар түзілетін ядроның гамма сәулелерін шығаруы қабаттаса жүреді.
Бета-ыдырау
β-сәулесінің табиғатын 1899 ж Резерфорд ашқан болатын. Ол шапшаң қозғалатын электрондар ағыны. β-бөлшекті деп белгілейді. Массалық санның болуы, электронның массасы массаның атомдық бірлігімен салыстырғанда елеусіз аз екенін көрсетеді. Ығысу ережесін бета-ыдырауға қолданайық.
Бета-ыдырау кезінде атом ядросының зарядтық саны бір заряд бірлігіне артады, ал массалық сан өзгермейді. Жаңа элемент Менделеев кестесіндегі периодтық жүйенің соңына қарай бір орынға ығысады:
мұндағы — электрлік заряды нөлге тең, тыныштық массасы жоқ электрондық антинейтрино деп аталатын бөлшек.
Электрондық бета-ыдырау құбылысы и деп атом ядросының өз бетінше электронды шығару жолымен басқа ядроға түрленуін айтады.
Электрондық бета-ыдырау мына сызбанұсқа бойынша жүреді:
Нейтрондардың біреуі протонға айналғанда ядроның заряды қоса артады. Мысалы:
Соңғы ядроның массалық саны бұрынғы күйінде қалады, себебі ядродағы нуклондар саны өзгермейді.
Бета-ыдырауымен қатар гаммаінің шығарылуы қосарлана жүруі мүмкін. Гамма-сәулелерінің пайда болу механизмі альфа-ыдырауы кезіндегі сияқты – соңғы ядро тек негізгі күйде емес, сол сияқты қоздырылған күйлерде де орналаса алады. Кейін энергиясы аз күйге өткенде ядро гамма-сәулелерін шығарады.
Бета-бөлшектердің спектрі тұтас болады.
Ядроның зарядтық саны бірлік зарядқа кемиді, нәтижесінде элемент Менделеев кестесіндегі периодтық жүйенің бас жағына қарай бір орынға ығысады:
мұндағы позитрон, электронның антибөлшегі, массасы электронның массасына тең.
Аналық және туынды ядролар — изобаралар.
Гамма-ыдырау
1900 жылы Вилaрд ядролық сәуле шығарудың құрамындағы үшінші компоненттің бар екенін тапты, оны гамма (у)-сәуле шығару деп атаған. Гамма-сәуле шығару магнит өрісінде ауытқымайды, демек, оның заряды жоқ. Гамма-сәуле шығару радиоактивтік ыдыраудың жеке бір түрі емес, ол альфа және бета-ыдыраулармен қабаттаса өтетін процесс. Жоғарыда айтқанымыздай, туынды ядро қозған күйде болады. Қозған күйдегі ядро атом сияқты, жоғарғы энергетикалық деңгейден төменгі энергетикалық деңгейге өткенде, энергиясы бар гамма-квантын шығарады, мұндағы —қозған, — қалыпты күйдегі энергиялар (8.10-сурет). Ядродан шығатын ү-сәулелері дегеніміз — фотондар ағыны болып шықты.
Гамма-ыдыраудың формуласын жазайық:
мұндағы — қозған аналық ядро, — оның қалыпты күйдегі нуклиді. 8.10-суретте бор ядросынық β-ыдырауынық сызбасы көрсетілген. γ-сәулесінің толқын ұзындығы өте қысқа болып келеді: λ = 10-8 / 10-11 см. Сондықтан радиоактивті сәулелердің ішінде γ-сәулесінің өтімділік қабілеті ең жоғары, ол 8.11-суретте көрсетілгендей қалыңдығы 10 см қорғасын қабатынан өтіп кетеді. Гамма-кванттың өтімділік кабілеті өте жоғары, ауадағы еркін жүру жолының ұзындығы 120 м.
Жасанды радиоактивтілік. Француз физиктері Ф. Жолио-Кюри және И. Жолио-кюри 1934 жылы альфа-бөлшектерімен атқылағанда 
алюминий ядросы 
фосфор ядросына айналатынын және еркін нейтрондардың шығатынын байқаған:
Алынған фосфор ядросы радиоактивтілік байқатып, төмендегі сызбанұсқа бойынша ыдырайды:
Мұндағы е+ - позитрон, 
- нейтрино.
Радиоактивтік ыдыраудың негізгі заңы. Радиоактивтік ыдырау уақыт өткен сайын ыдырамаған бастапқы ядроларының санын азайтады. Кез-келген радиоактивтік изотоптың ядроларының ыдырауы мына заңға бағынады.
Осы теңдеу радиоактивтік ыдыраудың негізгі заңы деп аталады. Мұндағы N0 t=0 мезетіндегі радиоактивті ядролардың саны, ал N – кез-келген t уақыт мезетіне дейін ыдырамай қалған ядролардың саны Т символы – радиоактивтік изотоптың түріне байланысты болатын тұрақты шама. Осы тұрақтыны жартылай ыдырау периоды деп атайды. Жартылай ыдырау периодына тең уақыт ішінде радиоактивтік ядролардың бастапқы саны екі есе азаяды.
Қазіргі уақытта белгілі радиоактивтік ядролардың жартылай ыдырау периоды 
жыл аралығында жатыр.
Кез келген химиялық элеметтің атомдық ядросы оң зарядты протондар мен электр зарядсыз нейтрондардан тұрады. Протон заряды абсолют шамасы бойынша электрон зарядына тең. Протондар мен нейтрондарды жалпылама нуклондар деп атайды.ядродағы Z протондар саны (ядроның заряды Ze) Менделеевтің периодтық жүйесіндегі сәйкес химиялық элементтің атомдық нөміріне тең. Ядродағы нейтрон саны N әрпімен белгіленеді.
Ядродағы нуклондардың жалпы саны ядроның массалық саны деп аталады: А=Z+N. Ядроны белгілеудің символы: 
, мұндағы Х – берілген химиялық элемент атомының периодтық жүйедегі белгіленуі. Зарядтары бірдей, массалық сандары әртүрлі ядролар изотоптар деп аталады. Мысалдар: сутегінің изотоптары. 
және 
; уран изотоптары. 
.
Протон мен нейтронның тыныштық массалары:
