1.2.2 放射性衰变的基本规律
研究人员在研究磁场中天然铀放射性时发现，天然铀发出的射线是由三种成分组成的：其中一种成分在磁场中的偏转方向与带正电的离子流相同，被称为α射线；另一种成分的偏转方向与带负电的离子流相同，被称为β射线；第三种成分在磁场中不发生任何偏转，被称为γ射线。这三种射线与原子核的α衰变、β衰变有关。原子核通过衰变从一种元素的原子核变成另一种元素的原子核。实践证明，原子核的衰变并不是同时发生的，而是有先后的。其在不同时间的衰变概率始终相等，而且各个原子核之间的衰变没有相互关联。我们无法预知哪个原子核先衰变，哪个原子核后衰变，或者某个原子核是否衰变，只能做这样的规律统计：假设在t时刻，有N个粒子，那经过时间dt衰变掉的粒子数目dN有：
其中，λ称为衰变常量，单位是s-1。它表示单位时间内每个原子的衰变概率。负号代表原子核随着衰变不断减少。对其积分我们可以得到：
其中，t代表经过的时间，N0代表t=0时刻粒子数目。这个式子称为放射性衰变的统计规律，它只适用于大量原子核的衰变，对于少量原子核的衰变行为，这个式子给出的是概率描写。对于特定的时间，粒子的衰变速度叫作放射性活度，用下式表示：
其中，A0是t=0时刻的放射性活度。由此可见，放射性活度是指单位时间内物质发生衰变的次数。1975年国际计量大会（GeneralConferenceonWeightsand Measures）通过决议对放射性活度单位做出规定，国际单位制中放射性活度的单位是贝可勒尔，简称贝可，符号为Bq。
其代表物质每秒进行1次衰变。在这次大会之前，放射性活度的单位为居里，符号是Ci。它指的是1g镭处于平衡时氡的每秒衰变次数。这样的定义实际使用起来不方便，因此1950年以后规定它与Bq的换算关系是：
根据国际单位制衍生规则，常用的衍生单位还有MBq、GBq、mCi、μCi等，其换算关系如下：
实际生活中，我们还会遇到两个与此有关的概念：活度浓度和射线强度。活度浓度又称比活度，是指放射性活度与其数量之比。常用的单位有Bq/L、Bq/m3、Bq/kg等。射线强度是指放射源在单位时间内放出某种射线粒子的个数。应当注意，射线强度与放射性活度有本质区别。对于每次衰变放出一个粒子的核素，其射线强度与放射性活度相等，但对于多数放射性核素，一次衰变往往放出若干粒子，如60Co每次衰变可以放出两个γ光子，所以60Co源的射线强度是其放射性活度的两倍。
描述一种粒子衰变速度快慢的物理量除了衰变常量λ以外，还有半衰期T1/2。顾名思义，半衰期是指全部粒子衰变掉一半的时间，也是指物质放射性活度下降一半的时间，即：
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所以有：
可见，T1/2与λ成反比，T1/2越小表示粒子衰变得越快。
同时，每个粒子的平均寿命，我们可以从N0个粒子总寿命的平均值进行计算。平均寿命计算公式为：
可见，粒子的平均寿命是衰变常量的倒数，单位为s。粒子的半衰期T1/2和平均寿命τ之间的关系为：
因此，衰变常量λ、半衰期T1/2及平均寿命τ并不是相互独立的，只要知道其中一个就能求出其余两个。如果核素具有多个衰变分支，那么有：
第i个分支衰变的部分放射性活度为：
由此可知，部分放射性活度始终与总放射性活度成正比，而部分放射性活度随时间是按e-λt而不是按e-λit衰减的。这是因为任何放射性活度随时间的衰减都是因为总原子数目更少了，是所有衰变的总结果。
我们定义第i个分支衰变的分支比Ri为：
