Ein radioaktiver Stoff ist ein Stoff, der sich im radioaktiven Zerfall befindet. Dies ist der Fall, wenn der Atomkern instabil ist und so ionisierende Energie abgibt. Dadurch erreicht es einen niedrigeren Energiezustand und verwandelt sich.
Die Vorstellung, welche Substanz am stärksten radioaktiv ist, ist an sich schon etwas problematisch, weil wir uns fragen müssen, was wir wirklich unter der radioaktivsten Substanz verstehen. Es gibt drei Haupttypen ionisierender Strahlung: Alpha, Beta und Gamma. Diese sind nach den verschiedenen Partikeln benannt, die eine radioaktive Substanz aussenden kann. Ein Alphateilchen besteht aus zwei Protonen, die mit zwei Neutronen verbunden sind, um etwas zu bilden, das dem Heliumkern gleicht. Ein Betateilchen ist entweder ein Positron oder ein Elektron. Und Gammastrahlen sind hochenergetische Protonen mit einer Energie über dem 100keV-Bereich. Es gibt auch andere Strahlungsarten, aber diese drei machen den Großteil der beobachtbaren Strahlung aus.
Die Gefahren dieser Strahlungsformen, die unsere Vorstellung davon beeinflussen, welches Element am radioaktivsten ist, werden in vielerlei Hinsicht davon beeinflusst, wie leicht sie abzuschirmen sind. Alphateilchen zum Beispiel prallen von praktisch allem ab, sogar von einem dünnen Blatt Papier oder Haut. Betastrahlen durchdringen die grundlegendsten Abschirmungen, können aber durch etwas wie Aluminium gestoppt werden. Gammastrahlen hingegen durchdringen fast alles, weshalb in Situationen, in denen Gammastrahlen freigesetzt werden können, häufig schwere Bleiabschirmungen verwendet werden.
Wenn sich ein radioaktives Element umwandelt, kann es auf seinem Weg verschiedenen Zerfallsformen unterliegen. Zum Beispiel setzt Uran-238 ein Alpha-Partikel frei, um sich in Thorium-234 zu verwandeln, das wiederum ein Beta-Partikel freisetzt, um sich in Protactinium-234 zu verwandeln. Ein einzelner Stoff kann sich also im Laufe seines Lebenszyklus in viele verschiedene radioaktive Stoffe umwandeln und dabei verschiedene Arten radioaktiver Energie freisetzen.
Der vielleicht einfachste Weg, um zu bestimmen, welche Substanz am radioaktivsten ist, ist die Betrachtung der Halbwertszeiten. Die Halbwertszeit eines Elements gibt an, wie lange es dauert, bis das Element auf die Hälfte seiner ursprünglichen Größe zerfällt. Elemente mit extrem langen Halbwertszeiten können tatsächlich stabil erscheinen, weil sie so lange brauchen, um Energie in Form von radioaktivem Zerfall freizusetzen. Diese langlebigen Elemente, wie zum Beispiel Wismut, können als im Wesentlichen nicht radioaktiv behandelt werden und sind daher bei weitem nicht die radioaktivsten. Ebenso haben Elemente wie Radium Halbwertszeiten von weit über 500 Jahren und sind daher auch nicht im Rennen um die radioaktivsten.
Elemente wie Promethium hingegen sind gefährlich genug, um nicht sicher gehandhabt zu werden, aber nicht in der Nähe der radioaktivsten. Wenn man sich im Periodensystem weiter nach unten bewegt, findet man immer mehr radioaktive Substanzen wie Nobelium und Lawrencium. Diese haben Halbwertszeiten im Minutenbereich und sind ziemlich radioaktiv.
Um jedoch die radioaktivsten Substanzen zu finden, müssen wir bis ans Ende des Periodensystems gehen, zu Elementen, die wir erst nach ihrer Erschaffung durch den Menschen gesehen haben. Elemente wie Unbibium am Ende der Tabelle oder Ununpentium gehören zu den radioaktivsten, die dem Menschen bekannt sind. Ununpentium-287 beispielsweise hat eine Halbwertszeit von nur 32 ms. Dies kann mit Elementen wie Plutonium-239 verglichen werden, das eine Halbwertszeit von mehr als 200 Jahren hat und daher zwar ziemlich giftig, aber bei weitem nicht so radioaktiv ist wie die schwereren Elemente. Obwohl Plutonium oft als die radioaktivste Substanz der Erde bezeichnet wird, ist es im Vergleich zu Ununpentium, Ununtrium, Ununoctium und vielen anderen, die erst kürzlich geschaffen wurden, ziemlich zahm.