원자의 밀도가 가장 높은 지역은 원자핵으로, 양자와 중성자를 포함하고 있으며, 집합적으로 핵이라고 불립니다. 특정 수의 양성자와 중성자에 의해 정의된 원자의 유형을 핵종이라고 합니다. 핵종에 대한 표기법은 원소 기호, 원자 번호 및 질량 번호로 구성됩니다.핵종에 대한 여러 단축 표기법 중 하나는 원소 이름, 하이픈 및 질량 번호를 사용하는 것입니다. 원자 번호는 같지만 질량 수는 다른 핵종을 서로의 동위원소라고 합니다. 따라서 탄소는 여기에서 3개의 동위원소를 가지고 있습니다.핵종들은 또한 그것들의 에너지 상태에 의해 특징짓습니다. 예를 들어 단일 동위원소 테크네튬-99는 두 가지 다른 상태 즉, 낮은 에너지 접지 상태와 전이 가능 상태라고 하는 장기 여기 상태로 존재합니다. 이 두 종은 비록 같은 수의 양성자와 중성자를 가지고 있지만 서로 다른 핵종입니다.흥미롭게도, 주기율표의 몇몇 원소들은 무한정 온전하게 유지되는 안정한 핵종을 가지고 있습니다. 반대로 일부 원소는 방사성 핵종이라고 불리는 불안정한 핵종만을 가지고 있습니다. 예를 들어 우라늄-238은 자발적으로 핵분열을 하여 토륨-234를 생성합니다.이 과정을 방사성 붕괴라고 합니다. 붕괴 중에 생성된 딸핵종은 안정적일 수도 있고 방사성일 수도 있습니다. 이 과정에 작은 조각이 생기거나 전자기 방사선이 방출됩니다.알파 입자는 헬륨 핵과 동등합니다. 방출에 의해 원자 번호를 2만큼, 질량 번호를 4만큼 감소시킵니다. 베타 입자는 전자와 동등합니다.방출될 때 딸핵종의 원자 번호는 1만큼 증가합니다. 이런 입자는 음전하를 띠기 때문에 베타-방사선이라고 불립니다. 전자와 질량은 같지만 전하가 반대인 양전자가 방출하면 원자 번호가 1만큼 감소됩니다.종종 베타 배출이라고 합니다. 감마선은 원자나 질량수를 변화시키지 않는 고에너지 전자기 복사입니다. 양성자 방출은 질량 수와 원자 수를 각각 1씩 감소시키는 반면, 중성자 방출은 질량 수를 1씩 감소시킵니다.핵 방정식은 부모 핵종과 딸 핵종의 차이를 보여주며 붕괴의 성격을 나타냅니다. 우라늄-238에서 토륨-234로의 방사성 붕괴는 알파 입자의 방출을 동반합니다. 핵 방정식은 화학 방정식과 마찬가지로 균형을 이루고 있습니다.질량수의 합은 방정식의 각 측면에서 동일합니다. 이것은 알파 붕괴이기 때문에 원자 번호의 합도 마찬가지입니다.