Kvanttifysiikan mukaan radioaktiivisuus on aidosti satunnainen ilmiö. Vastaavaan satunnaisuuteen on tutustuttu käsiteltäessä elektronin sijaintia tai atomin viritystilan purkautumista. Yksittäisen radioaktiivisen ytimen hajoamishetkeä ei voida edes teoriassa ennustaa. Sen sijaan ytimen hajoamisen todennäköisyys voidaan ennustaa. Hajoamisen todennäköisyyttä kuvaa hajoamisvakion suure [[$ \lambda $]].

Hajoamisvakio ilmaisee kuinka suuri osa radioaktiivisen näytteen ytimistä hajoaa aikayksikössä. Mitä suurempi se on, sitä epävakaampi isotooppi on kyseessä. Hajoamisvakion suuruus on tyypillisesti luku väliltä 0...1 ja yksikkö 1/s. Esimerkiksi fluori-20:n hajoamisvakio on 0,063 1/s. Mikäli näytteessä on 1 000 aktiivista fluoriydintä, hajoaa niitä sekunnin aikana noin 63 kappaletta (0,063[[$ \cdot $]]​1 000). Hajoamisten määrä aikayksikköä kohden voidaan yleisesti laskea hajoamisvakion [[$ \lambda $]] ja hiukkasten lukumäärän [[$N$]] tulona: [[$ \lambda N $]]​. Tämä tulo on aktiivisuus ([[$A$]]).

[[$ \qquad A= \lambda N $]]

Aktiivisuus ilmaisee näytteessä tapahtuvien hajoamisten lukumäärän aikayksikössä. Sen yksikkö on becquerel (Bq), jolle pätee 1 Bq = 1/s. Yksikkö on nimetty ranskalaisen fyysikon Henri Becquerelin (1852–1908) mukaan.

Ytimen hajotessa syntyy säteilyä, joka voidaan havaita säteilyilmaisimella. Mikään säteilymittari ei kuitenkaan havaitse kaikkia näytteessä tapahtuvia hajoamisia, sillä säteily leviää joka suuntaan ja absorboituu ympäröiviin aineisiin. Säteilymittari mittaakin suhteellista aktiivisuutta, joka on tietty prosentuaalinen osuus näytteen koko aktiivisuudesta.

Henri Becquerel (Wikipedia)

Radioaktiivisen näytteen ydinten lukumäärää on käytännössä mahdotonta laskea. Makroskooppisella tasolla voidaan sen sijaan mitata näytteen massa. Massa [[$m$]] on suoraan verrannollinen ydinten lukumäärään [[$N$]].

[[$ \quad N=\dfrac{m}{m_{\text{atomi}}} $]]

Eri isotooppien atomimassat esitetään taulukoissa. Ne ilmoitetaan atomimassayksiköissä (u). Atomimassayksikkö on kilogrammoina 1,66053886 · 10^-27 kg. Näiden tietojen avulla on laskettavissa tietyn massaisen tunnettua isotooppia olevan näytteen ydinten lukumäärä. Alla on laskettu, paljonko ytimiä on 10 mg:n näytteessä radioaktiivista jodi-131-isotooppia.

[[$ \quad N=\dfrac{m}{m_{\text{atomi}}}=\dfrac{10\cdot 10^{-6}\text{ kg}} {130{,}906124\cdot 1{,}66053886\cdot 10^{-27} {\text{ kg}}}\approx 4{,}0 \cdot 10^{19} $]]