برخی از اتمها، مجموعه ناپایداری از ذرات بنیادی هستند. این اتمها دارای هسته‌هایی متراکم و سنگین بوده و حاوی تعداد نوترونهای زیادی هستند، لذا شروع به تجزیه و ساطع کردن اشعه می‌نمایند. به این مواد، مواد رادیواکتیو می‌گویند. وجود این اشعه برای اولین بار برحسب تصادف و به علت اثر گذاشتن سنگ معدن اورانیم بر صفحه حساس عکاسی کشف شد.

آزمایشهای زیادی در مورد تجزیه پذیر بودن هسته مواد رادیو اکتیو انجام گرفته است که مثالهای برجسته آنها، آزمایشهای بکرل، مادام کوری ، رادرفورد است که پیدایش سه نوع اشعه آلفا ، بتا ، گاما از تجزیه و تلاشی هسته مواد رادیواکتیوی چون رادیم را ثابت کرد.

شکل زیر، آزمایش اول رادرفورد را که برای تشخیص و بررسی سه نوع اشعه رادیو اکتیو است، نشان می‌دهد.

رادرفورد مقداری از یک ماده رادیو اکتیو (کلرید رادیم) را در یک محفظه سربی قرار داد و یک صفحه فلوئورسان در مقابل روزنه آن گذاشت، لکه‌ای نورانی روی صفحه فلوئورسان مشاهده شد. سپس یک میدان الکتریکی یا مغناطیسی در اطراف روزنه قرار داد و مشاهده کرد لکه نورانی تبدیل به سه لکه نورانی شد و این اشعه‌ها را نامید.

اشعه آلفا به قطب منفی منحرف می‌شد پس نتیجه گرفت بار مثبت دارد. اشعه با انحراف بیشتری به سوی قطب مثبت می‌رفت، پس دارای بار منفی بود، اشعه نیز در هیچ میدانی منحرف نمی‌شد.