Radioaktiva material är instabila eftersom deras kärnor har en obalans av protoner och neutroner , vilket gör dem energiskt ogynnsamma. Denna obalans leder till en tendens att förfalla, släppa energi och förvandlas till en mer stabil konfiguration.

Här är en uppdelning av orsakerna till instabilitet:

* neutron-till-proton-förhållande: För att en kärna ska vara stabil behöver den ett specifikt neutron-till-proton-förhållande. Detta förhållande varierar beroende på atomens storlek, men i allmänhet behöver lättare element ett förhållande närmare 1:1, medan tyngre element kräver fler neutroner för att övervinna avvisningen av protonerna.

* Stark kärnkraft: De starka kärnkraften binder protoner och neutroner i kärnan. Denna kraft är mycket stark över korta avstånd men försvagas snabbt när avståndet ökar.

* Elektromagnetisk kraft: Den elektromagnetiska kraften avvisar protoner från varandra på grund av deras positiva laddningar.

* Nuclear Shell Model: Protonerna och neutronerna i kärnan upptar specifika energinivåer, liknande elektroner i en atom. Ett fullständigt eller halvfyllt skal bidrar till stabilitet.

När dessa faktorer inte är i balans blir kärnan instabil och försöker förfalla. Detta förfall kan förekomma på olika sätt, till exempel:

* alfa förfall: En alfapartikel (bestående av två protoner och två neutroner) släpps ut från kärnan.

* beta förfall: En neutron förvandlas till en proton och avger en elektron och en antineutrino.

* gamma förfall: Kärnan frigör energi i form av en gammastrålefoton utan att ändra dess sammansättning.

Förfallsprocessen fortsätter tills kärnan når en stabil konfiguration, vilket ofta leder till ett annat element. Denna instabilitet är det som gör radioaktiva material användbara inom olika områden, såsom medicin, kraftproduktion och forskning.