불안정한 원자핵이 자발적으로 방사선을 방출하고 안정한 상태의 다른 원자핵으로 전환하는 과정을 말한다. 주로 알파(α)붕괴, 베타(β)붕괴, 감마(γ)붕괴로 나뉜다. 알파 붕괴는 헬륨핵을 내보내며 질량수가 4, 원자번호가 2 줄어든다. 베타 붕괴는 전자를 방출하며 질량수에는 변화가 없지만 원자번호는 1 늘어난다. 감마붕괴는 감마선을 방출하며 질량수나 원자번호는 변하지 않고 '감마선 에너지'급의 내부에너지의 변화가 생긴다.
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