در هر اتم، تعداد پروتون‌ها مشخص می‌کند که آن اتم متعلق به چه عنصری است. به‌عنوان مثال، یک اتم با ۸ پروتون، همیشه اکسیژن است و یک اتم با ۸۰ پروتون، همیشه جیوه است. اگر تعداد پروتون‌ها تغییر کند، عنصر تغییر می‌کند. اما در واقع چیزی که می‌تواند تغییر کند، تعداد نوترون‌ها است. به عنوان مثال کربن را بررسی می‌کنیم. یک اتم کربن همیشه دارای ۶ پروتون است، اما ممکن است دارای ۶، ۷ یا ۸ نوترون باشد. این اتمها ایزوتوپ‌های کربن هستند.
وقتی ایزوتوپ‌ها ناپایدار باشند، به این معنی است که تعادلی بین نوترون‌ها و پروتون‌ها وجود ندارد. در نتیجه این عناصر پرتوزا هستند. اتم کربن با ۶ نوترون که کربن ۱۲ نیز نامیده می‌شود و اتم کربن با ۷ نوترون که کربن ۱۳ نامیده می‌شود، هر دو پایدار هستند. زیرا تعداد پروتون‌ها و نوترون‌هایشان از تعادل خوبی برخوردار است.
اما اتم کربن با ۸ نوترون (کربن ۱۴) پایدار نیست. این اتم پرتوزا است، زیرا انرژی زیادی دارد و آن را ناپایدار می‌کند.
پس از مدتی، انرژی اضافی از اتم ناپایدار آزاد می‌شود. به این فرآیند فروپاشی مواد پرتوزا گفته می‌شود. بعد از آزاد شدن انرژی کافی، اتم به حالت پایدار بر می‌گردد و دیگر پرتوزا نیست. همه مواد پرتوزا در نهایت تحلیل می‌روند.
رادیونوکلیدها با سرعت مشخصی دچار فروپاشی می‌شوند که بدون توجه به تأثیرات خارجی مانند دما یا فشار، ثابت می‌مانند.
به مدت زمان تجزیه یا فروپاشی نیمی از رادیونوکلیدها نیمه عمر گفته می‌شود. این مدت برای هر عنصر رادیواکتیو متفاوت است. از کسری از ثانیه تا میلیاردها سال طول می‌کشد.
به عنوان مثال، نیمه عمر ید-۱۳۱ هشت روز است، اما برای اورانیوم-۲۳۸ که در مقادیر مختلف در سراسر جهان وجود دارد، ۴/۵ میلیارد سال است.