A radioaktív bomlás (vagy a radioaktivitás vagy a mag bomlása) olyan folyamat, amelyben az instabil atomok energiát veszítenek, mivel részecskék vagy elektromágneses hullámok formájában sugárzást (sugárzást) bocsátanak ki. A bomlás egy típusú atom, az úgynevezett szülő nuklid átalakulását eredményezi egy másik típusú atomnak, amelyet gyermek nuklidnak is neveznek. Például a szén-14 (szülő) sugárzást bocsát ki és nitrogén-14-vé (gyermek) alakul. Ez a folyamat atomi szinten véletlenszerű abban az értelemben, hogy nem lehet megjósolni, hogy mikor bomlik el egy bizonyos atom, de a hasonló atomok kellően nagy mintájában megjósolhatjuk az átlagos bomlási időt.
A radioaktivitást 1896-ban fedezte fel Henri Becquerel az urán tanulmányozása során. Pierre és Maria Curie francia fizikusok nagyban hozzájárultak a radioaktivitás természetének tisztázásához.
A 81-nél magasabb protonszámú elemeknél megfigyelhető a természetes radioaktivitás az atommag bomlása során az energia kisugárzik, és más, alacsonyabb atomszámú elemek atomjai keletkeznek. Ezek adott esetben tovább bomlhatnak, amíg el nem érik a végső stabil elemet, amely általában a különböző ólom-izotópok. Az elemek felezési ideje változó: másodpercektől 1010 évig. A mesterséges radioaktivitás segítségével olyan elemeket lehet létrehozni, amelyek nem fordulnak elő a vadonban, vagy olyan elemeket, amelyek atomszáma nagyobb, mint 92 (orvosi célokra, kutatásra).
A radioaktív bomlás SI egysége a becquerel (Bq). Az egyik Bq egy transzformáció (bomlás) másodpercenként. Mivel minden ésszerűen nagy radioaktív anyagminta sok atomot tartalmaz, egy Bq ennek a tevékenységnek nagyon kis mennyiségét fejezi ki; általában a TBq (terabecquerely) vagy a GBq (gigabecquerely) sorrend többszöröseit használjuk. A bomlás másik egysége a curie, amelyet eredetileg egy gramm tiszta rádió bomlási sebességeként határoztak meg; 1 curie egyenlő 3,7 1010 Bq.
A kvantummechanika lehetővé teszi az egyes izotópok számára annak kiszámítását, hogy milyen valószínűséggel bomlik le egy mag egy adott időintervallumban. Nagyobb anyagmennyiségre ebből meghatározható a felezési idő, amelyből az átalakulás sebességét jellemezzük. Jelzi, hogy mennyi idő alatt bomlik le a mintában található sejtmagok fele. Nehéz elemek esetén a bomlástermékek instabilak és tovább bomlanak. Ez a folyamat egy bomlási sorozatot ír le.
A radioaktív bomlás során keletkező sugárzás négy típusban fordul elő, amelyeket α, β, γ és neutron sugárzásnak nevezünk. Az α sugárzás a héliummagok (α-részecskék) árama, és pozitív elektromos töltést hordoz. Β a sugárzás negatív töltésű elektronok áramát jelenti. Néha különbséget tesznek β- (elektronok) és β + (pozitív töltésű pozitronok) között. Γ sugárzás nagyfrekvenciás elektromágneses sugárzás vagy energetikai fotonok áramlata. Nincs elektromos töltése, ezért nem reagál az elektromos mezőre. A neutron sugárzás neutronok folyama, szintén töltés nélkül.