不穩定的原子核會改變其狀態，同時放出輻射，此過程稱為放射衰變。這類不穩定的原子核稱為放射性核素，所放出的輻射稱為核輻射。

20 世紀初，人們從天然的放射性物質中發現三種核輻射：α 、β 和 γ 輻射，由此引發了對原子內部微觀世界的探索。

α 、β 和 γ 輻射是攜帶有很高能量的粒子或電磁波，其能量足以使原子電離或是破壞人體細胞。相比 X 射線，它們的電離能力更強。這三種輻射同樣能使照相底片曝光，可被底片觀察到。給出它們的一些基本性質，後文將有更多的介紹。