Un isotopo radioattivo, noto anche come radioisotopo, radionuclide o nuclide radioattivo, è una delle varie specie dello stesso elemento chimico con masse diverse i cui nuclei sono instabili e dissipano l’energia in eccesso emettendo spontaneamente radiazioni sotto forma di raggi alfa, beta e gamma. Ogni elemento chimico ha uno o più isotopi radioattivi. Per esempio, l’idrogeno, l’elemento più leggero, ha tre isotopi, che hanno numeri di massa 1, 2 e 3. Solo l’idrogeno-3 (trizio), tuttavia, è un isotopo radioattivo; gli altri due sono stabili. Si conoscono più di 1.800 isotopi radioattivi dei vari elementi. Alcuni di questi si trovano in natura; il resto sono prodotti artificialmente come prodotti diretti di reazioni nucleari o indirettamente come discendenti radioattivi di questi prodotti. Ogni isotopo radioattivo “genitore” decade alla fine in uno o al massimo in alcune “figlie” isotopiche stabili specifiche di quel genitore.

Ci sono diverse fonti di isotopi radioattivi. Alcuni isotopi radioattivi sono presenti come radiazione terrestre. Gli isotopi radioattivi di radio, torio e uranio, per esempio, si trovano naturalmente nelle rocce e nel suolo. L’uranio e il torio si trovano anche in tracce nell’acqua. Il radon, generato dal decadimento radioattivo del radio, è presente nell’aria. I materiali organici contengono tipicamente piccole quantità di carbonio e potassio radioattivi. La radiazione cosmica dal Sole e da altre stelle è una fonte di radiazione di fondo sulla Terra. Altri isotopi radioattivi sono prodotti dall’uomo attraverso reazioni nucleari, che danno luogo a combinazioni instabili di neutroni e protoni. Un modo per indurre artificialmente la trasmutazione nucleare è bombardare gli isotopi stabili con particelle alfa.

Gli isotopi radioattivi hanno molte applicazioni utili. In particolare, sono centrali nei campi della medicina nucleare e della radioterapia. In medicina nucleare, i radioisotopi traccianti possono essere assunti per via orale o essere iniettati o inalati nel corpo. Il radioisotopo circola nel corpo o viene assorbito solo da certi tessuti. La sua distribuzione può essere tracciata in base alla radiazione che emette. Nella radioterapia, i radioisotopi sono tipicamente impiegati per distruggere le cellule malate. La radioterapia è comunemente usata per trattare il cancro e altre condizioni che coinvolgono la crescita anormale dei tessuti, come l’ipertiroidismo. Fasci di particelle subatomiche, come protoni, neutroni, o particelle alfa o beta, diretti verso i tessuti malati possono distruggere la struttura atomica o molecolare delle cellule anormali, causandone la morte. Le applicazioni mediche usano radioisotopi artificiali che sono stati prodotti da isotopi stabili bombardati con neutroni.