1896年2月24日，法國物理學家亨利·貝克勒爾通過對各種鈾鹽的觀測，發現了元素的放射性現象。那麼，為什麼有些原子具有放射性？
海邊某座山上有一塊石頭，靜悄悄地在那裡從來都沒出過什麼事兒。突然有一天，這塊石頭無緣無故地迸裂開，以極高的速度向外射出了一個石卵！
放射性衰變示意圖
這是《西遊記》描寫的孫悟空誕生過程，在日常生活中這種事情似乎不太可能發生。但是在原子尺度的微觀世界裡，這卻是一個相當常見的基本物理現象。
這就是放射性。有些比較大的原子核會自發地向外發射一塊或者幾塊“碎片”。這些“碎片”就是質子、中子、電子、中微子或者光子。實際上，所有擁有至少83個質子的原子都有放射性。核裂變也能發射出中子，因此也是一種放射性，只不過在這種情況下主要是一個大的原子核解體為兩三個小原子核。發射出來的“碎片”被稱為射線，由於能量巨大，通常具有一定的破壞性。一個原子核一旦因為放射性而失去了部分東西，它就不再是同一種原子了，也就是說它“變質”了，因此這個過程被稱為“衰變”。最常見的放射性衰變包括髮射一個氦原子核（由兩個質子和兩個中子組成，叫作阿爾法衰變）；或者發射單個的質子或中子；或者發射一個電子和一箇中微子（此時原子核中的一個質子會變成中子，叫作貝塔衰變）；或者發射能量較高的光子（叫作伽馬射線，比通常X射線的能量更高，穿透性更強）。
放射性衰變產生的射線會對人體造成輻射，這種輻射可不是鬧著玩的。與一般電磁波帶來的輻射不同，放射性射線往往能直接打在阻擋物的原子核上，改變原子核的結構，因此改變阻擋物的化學性質！如果大量照射在人體上，射線可以直接破壞機體某些大分子結構，例如使人體的蛋白分子鏈斷裂等，這樣細胞組織就被破壞。如果人受到的輻射過多，就會罹患癌症，甚至患上輻射病，在短期內直接死亡。
為什麼有些原子具有放射性？簡單地說，這是因為這些原子的原子核不夠穩定——發生衰變以後的產物總質量通常比衰變前的原子核質量要小，就意味著一部分質量變成了能量釋放出來，使衰變之後系統變得更穩定了。然而物理學家，比如說盧瑟福，並不滿足於這種籠統解釋，他們一直在追問放射性的內部機制又是什麼。
我們知道原子核中包括質子和中子。中子不帶電，質子帶正電——這意味著它們之間存在著電磁力，應該互相排斥。但原子核仍然能結合在一起而不解體，這是因為原子核內還存在一種稱為“強相互作用”的力，叫“強力”。每個質子或中子都是由三個夸克組成的，而強力正是夸克之間的一種吸引力。我們之所以說這種力“強”，是因為這種力遠大於電磁斥力，能把質子和中子緊緊束縛在一起構成原子核。
但強力有個弱點：它的作用距離很短。而電磁力的作用距離則比較長。即使如此，在原子核的範圍內，電磁力也是無論如何競爭不過強力的。就算由於隨機的運動使得某個質子距離其餘核子稍微遠了一點，電磁力的排斥作用也不會強於強力的吸引力。由此看來，原子核任何時候都不應該解體。那為什麼核子有時候能掙脫核力（強力）呢？直到1928年，喬治·伽莫夫提出在微觀世界有一個非常奇妙的現象，叫作量子隧道效應，才解決這個問題。這個效應說，就算強力如此強大，質子或者中子仍然有一個微小的可能性會突然從它的束縛中穿越出來。
有意思的是，物理學家是先知道有放射性，並且知道了放射性的半衰期特徵之後，才知道有原子核的。
天然放射性及其穿透能力
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