Ядра элементов с большим атомным номером являются радиоактивными из-за нестабильности, которая возникает вследствие конкуренции между притяжением нуклонов ядерными силами и кулоновским отталкиванием протонов. 13

Чтобы ядро было стабильным, в нём должен соблюдаться баланс между электрическими силами отталкивания и ядерными силами притяжения между нуклонами. 2 Чем больше протонов в ядре, тем больше сила отталкивания, действующая на каждый протон. 2

Кроме того, нестабильность может возникать из-за соотношения протонов и нейтронов: 15

• Если в ядре значительно больше протонов, чем нейтронов, то нестабильность обусловливается избытком энергии кулоновского взаимодействия. 1
• Если в ядре больше нейтронов, то оно становится нестабильным из-за того, что масса нейтрона больше массы протона. 3 Увеличение массы ядра приводит к увеличению его энергии. 1

В результате нестабильные ядра самопроизвольно превращаются в другие ядра с испусканием частиц, что и называется радиоактивностью. 1