Радиоактивно разпадане (или радиоактивност или ядрен разпад) е процес, при който нестабилните атоми губят енергията си чрез излъчване на радиация (радиация) под формата на частици или електромагнитни вълни. Разпадането води до трансформация на атом от един тип, наречен родителски нуклид, в атом от друг тип, наричан още детски нуклид. Например, въглерод-14 (родител) излъчва радиация и се превръща в азот-14 (дете). Този процес е случаен на атомно ниво в смисъл, че не е възможно да се предскаже кога даден атом ще се разпадне, но в достатъчно голяма извадка от подобни атоми можем да предскажем средното време на разпадане.
Радиоактивността е открита през 1896 г. от Анри Бекерел, докато изучава уран. Френските физици Пиер и Мария Кюри допринесоха значително за изясняването на същността на радиоактивността.
Естествената радиоактивност може да се наблюдава за елементи с протонно число по-високо от 81. По време на разпадането на атомно ядро се излъчва енергия и се образуват няколко атома на други елементи с по-ниски атомни числа. Те могат по желание да се разлагат допълнително, докато достигнат крайния стабилен елемент, който обикновено са различните оловни изотопи. Полуживотът на елементите варира: от секунди до 1010 години. С помощта на изкуствена радиоактивност е възможно да се създадат елементи, които не се срещат в дивата природа, или елементи с атомно число по-високо от 92 (медицински цели, изследвания).
SI единицата за радиоактивен разпад е бекерелът (Bq). Един Bq се определя като едно преобразуване (разпадане) в секунда. Тъй като всяка разумно голяма проба радиоактивен материал съдържа много атоми, един Bq изразява много малко количество от тази активност; обикновено използваме кратни в реда TBq (terabecquerely) или GBq (gigabecquerely). Друга единица на разпад е кюрито, което първоначално се определя като скорост на разпадане на един грам чисто радио; 1 кюри е равно на 3.7.1010 Bq.
Квантовата механика дава възможност да се изчисли за всеки изотоп вероятността, с която ядрото ще се разпадне в даден интервал от време. За по-голямо количество вещество, полуживотът, от който характеризираме скоростта на трансформация, може да се определи от това. Той показва колко време отнема точно на половината от ядрата в пробата да се разпаднат. При тежки елементи продуктите на разлагането остават нестабилни и се разлагат допълнително. Този процес описва серия на разпадане.
Излъчването, което възниква по време на радиоактивен разпад, се среща в четири вида, които ние наричаме α, β, γ и неутронно лъчение. Α-лъчението е ток на хелиеви ядра (α-частици) и носи положителен електрически заряд. Β лъчението е ток на отрицателно заредени електрони. Понякога се прави разлика между β- (електрони) и β + (положително заредени позитрони). Γ излъчването е високочестотно електромагнитно излъчване или ток на енергийни фотони. Той няма електрически заряд и следователно не реагира на електрическото поле. Неутронното лъчение е поток от неутрони, също без заряд.