Die Umwandlung des einzelnen radioaktiven Atomkerns erfolgt spontan zu einem nicht vorhersehbaren Zeitpunkt. Für eine große Anzahl von Atomkernen des gleichen Radionuklids, beispielsweise Cäsium-137 (physikalische Schreibweise 137Cs) gibt es jedoch eine genau festliegende und bestimmbare Zeit, nach der die Hälfte aller Atomkerne die Umwandlung vollzogen hat. Diese für das Radionuklid charakteristische Zeit nennt man die Halbwertzeit (HWZ), bei 137Cs z. B. 30 Jahre.
Welches Radionuklid man vor sich hat, erkennt man aus Art und Energie der bei der Kernumwandlung ausgesandten Kernstrahlung, die für das jeweilige Radionuklid ebenfalls charakteristisch ist. Die Strahlung kann auftreten als Alpha-(α)-Teilchen, als Beta-(β)-Teilchen und/oder als Gamma-(γ)-Foton, also elektromagnetische Wellenstrahlung. Das in der Nuklearmedizin häufig benutzte Radionuklid Jod-131 (131I) emitiert sowohl β-Teilchen wie auch mehrere γ-Fotonen mit einer Energie von 280 und 360 Kiloelektronenvolt (keV). Zum Vergleich: Die in der Radiologie gebräuchliche Röntgenstrahlung, ebenfalls eine elektromagnetische Strahlung, hat eine Energie von 20 bis zu einigen 100 keV.
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