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. Mitä sen sijaan voidaan ennustaa, on ytimen hajoamisen todennäköisyys. Tätä kuvataan suureella hajoamisvakio, [[$ \lambda $]].

Hajoamisvakio ilmaisee isotoopin yhden ytimen todennäköisyyden hajota sekunnin aikana. 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 1000 aktiivista fluoriydintä, hajoaa niitä sekunnin aikana n. 63 kappaletta (0,063[[$ \cdot $]]​1000). Hajoamisten määrä aikayksikköä kohden voidaan yleisesti laskea hajoamisvakion [[$ \lambda $]] ja hiukkasten lukumäärän N tulona: [[$ \lambda N $]]​. Tämä tulo on aktiivisuus (A):

[[$ \quad A= \lambda N $]].

Aktiivisuus (A) ilmaisee näytteessä tapahtuvien hajoamisten määrän aikayksikköä kohden. 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 ympäristöiviin 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, mitä ilmaisee yhtälö

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

 

Eri isotooppien atomimassat esitetään fysiikan taulukoissa. Ne annetaan atomimassayksikön (u) avulla. Atomimassayksikkö on kilogrammoina 1,66053886 · 10^-27 kg. Näiden tietojen avulla on laskettavissa tietyn massaisen tunnettua isotooppia olevan näytteen ydinten lukumäärä. Esimerkiksi 10 mg näyte radioaktiivista jodi-131 -isotooppia sisältää seuraavan määrän ytimiä:

[[$ \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} $]]