모든 원소는 하나 이상의 동위 원소를 갖고 있다핵 변이로 양자 수와 원자 번호가동일하지만중성자 수가 달라서다른 원자 질량을 갖게 된다이를테면, 수소 원소는 자연 발생의동위 원소가 3개 있다가장 흔한 형태는 중성자가 없는수소 원자이고둘째는 중성자가 하나인 중수소셋째는 중성자가 둘인 삼중 수소이다표준 수소 원자와 중수소는 자연 상태에서 안정적이지만삼중 수소 같은 많은 다른 동위 원소는에너지를 방출하면서다른 물질로 붕괴되는데이를 방사성 동위원소라고 한다삼중 수소 원자는 베타 붕괴를 겪는다두 개의 중성자 중 하나가 전자의 방출로양자로 전환된다이 결과 더 안정된비방사성 헬륨-3 동위원소가 되고양자 두 개와 중성자 하나를 갖는다방사성 동위원소의 붕괴는 일정한 속도로 일어나서방사성 연대 결정법의 기초가 되고지질학적 시대를 결정하는데 이용된다