Jezgro atoma čine protoni i neutroni, koji se jednim imenom nazivaju nukleoni. Nukleoni su u atomskom jezgru vezani jakom nuklearnom silom, koja ima veoma kratak domet i van jezgra se ne može opaziti.

Prirodna radioaktivnost je spontani, slučajni događaj kojim nestabilni izotop prelazi u neko stabilnije stanje. Tempo radioaktivnog raspada zavisi od preostalog broja nestabilnih izotopa i opisuje se periodom poluraspada.

Alfa, beta i gama raspad su mehanizmi kojima nestabilna jezgra postižu stabilniju konfiguraciju, tako što emituju odgovarajuću česticu i oslobode se viška energije.

Radioaktivno datiranje je postupak utvrđivanja starosti minerala na osnovu odnosa količine radioaktvnog izotopa (pretka) i stabilnog izotopa (potomka).

Nuklearna fisija je cepanje teškog jezgra na dva manja, pri čemu nastaju radioaktivni otpad, jonizujuće zračenje i ogromna količina energije. Nuklearna fuzija je proces formiranja težeg jezgra od dva lakša, pri čemu se oslobađa čista energija.

Detektori jonizujućeg zračenja se koriste za otkrivanje i merenje energije jonizujućeg zračenja. Dva dominantna tipa ovih detektora su jonizaciona komora i Gajger-Milerov brojač.

Zračenje koje prolaskom kroz medijum vrši njegovu jonizaciju se naziva jonizujuće zračenje. Takvo zračenje izaziva promene u organizmu, zbog čega ga je neophodno meriti i kvalifikovati.