Atomo ir branduolio fizikoje dalelių masei išreikšti naudojamas unifikuotas atominės masės vienetas (\(u\)).

Branduolių virsmai vyksta pagal Sodžio suformuluotas poslinkio taisykles. Alfa skilimo metu branduolys netenka \(+2e\) krūvio ir ~4 atominių masės vienetų masės, periodinėje lentelėje pasislenkant per dvi pozicijas į pradžią (\(ᴬzX → ᴬ⁻⁴z₋₂Y + ⁴₂He\)). Beta skilimo metu iš branduolio išlekia elektronas, branduolio krūvis padidėja vienetu, o masė beveik nesikeičia, pasislenkant per vieną poziciją į pabaigą periodinėje lentelėje (\(ᴬzX → ᴬz₊₁Y + ⁰₋₁e\)). Beta skilimo metu neutronas gali virsti protonu, išspinduliuodamas elektroną ir antineutriną (\(¹₀n → ¹₁p + ⁰₋₁e + ⁰₀ν\)).

Per laikotarpį \(\Delta t\) suskils \(\Delta N\) atomų: \(\Delta N = - \lambda N \Delta t\), kur \(\lambda\) yra skilimo konstanta. Skilimo konstanta: \(\lambda = - \Delta N / (N \Delta t)\). Radioaktyviojo skilimo dėsnis, išreikštas per skilimo konstantą: \(N = N_0 e^{(-\lambda t)}\). Ryšys tarp pusėjimo trukmės (\(T\)) ir skilimo konstantos (\(\lambda\)): \(T = \ln(2) / \lambda = 0,693 / \lambda = 0,693 \tau\), kur \(\tau = 1/\lambda\) yra radioaktyviojo elemento gyvavimo trukmė.

Radioaktyviųjų medžiagų aktyvumas laikui bėgant mažėja. Kiekvienas radioaktyvusis elementas turi pusėjimo trukmę (\(T\)) – laiką, per kurį suskyla pusė pradinių branduolių. Radioaktyviojo skilimo dėsnis: \(N = N_0 * 2^{-t/T}\), kur \(N_0\) – pradinis branduolių skaičius, \(N\) – nesuskilusių branduolių skaičius laiko momentu \(t\), \(T\) – pusėjimo trukmė.

Radioaktyviosios medžiagos aktyvumas – per 1 sekundę suskylančių branduolių skaičius. Matavimo vienetas – bekerelis (Bq), \(1 \text{ Bq} = 1 \text{ s}^{-1}\). Kiti vienetai: kiuris (Ci), \(1 \text{ Ci} = 3,7 \times 10^{10} \text{ Bq}\); milikiuris (mCi), \(1 \text{ mCi} = 3,7 \times 10^7 \text{ Bq}\); mikrokiuris ($$\mu$$Ci), \(1 \text{ } \mu \text{Ci} = 3,7 \times 10^4 \text{ Bq}\); rezerfordas (Rd), \(1 \text{ Rd} = 10^6 \text{ Bq}\).

1903 m. Ernestas Rezerfordas ir Frederikas Sodis nustatė, kad radioaktyvioji spinduliuotė atsiranda dėl savaiminio atomų skilimo. 1911 m., Rezerfordui išaiškinus atomo branduolio sandarą, paaiškėjo, kad spinduliuotė kyla dėl branduolinių procesų. Savaiminis radioaktyviųjų medžiagų atomų branduolių skilimas sukelia vienų cheminių elementų branduolių virtimą kitų cheminių elementų branduoliais, išskiriant energiją.