Una sustancia radiactiva es una sustancia que se encuentra en proceso de desintegración radiactiva. Esto es cuando el núcleo del átomo es inestable y, por lo tanto, envía energía ionizante. Esto hace que alcance un estado de menor energía y se transforme.
La idea de cuál es la sustancia más radiactiva es algo problemática en sí misma, porque tenemos que preguntarnos qué queremos decir realmente con más radiactiva. Hay tres tipos principales de radiación ionizante: alfa, beta y gamma. Estos reciben el nombre de las diversas partículas que puede emitir una sustancia radiactiva. Una partícula alfa consta de dos protones unidos con dos neutrones para formar algo que es igual al núcleo de helio. Una partícula beta es un positrón o un electrón. Y los rayos gamma son protones de alta energía, con energía por encima del rango de 100keV. También existen otros tipos de radiación, pero estos tres constituyen la mayor parte de la radiación observable.
Los peligros de estas formas de radiación, que influyen en la forma en que pensamos sobre qué elemento es el más radiactivo, están influidos de muchas maneras por la facilidad con que se protegen. Las partículas alfa, por ejemplo, rebotan en prácticamente cualquier cosa, incluso en una fina hoja de papel o en la piel. Los rayos beta penetrarán los blindajes más básicos, pero pueden ser detenidos por algo como el aluminio. Los rayos gamma, por otro lado, penetrarán casi cualquier cosa, por lo que a menudo se usa un blindaje pesado de plomo en situaciones en las que se pueden liberar rayos gamma.
A medida que un elemento radiactivo se transforma, puede sufrir diversas formas de desintegración a lo largo del camino. Por ejemplo, el uranio-238 libera una partícula alfa para convertirse en torio-234, que a su vez libera una partícula beta para convertirse en protactinio-234. Entonces, una sola sustancia puede transformarse en muchas sustancias radiactivas diferentes a lo largo de su ciclo de vida y, en el proceso, puede liberar diferentes tipos de energía radiactiva.
Quizás la forma más fácil de evaluar qué sustancia es la más radiactiva es observar las vidas medias. La vida media de un elemento es el tiempo que tarda el elemento en descomponerse a la mitad de su tamaño original. Los elementos con vidas medias extremadamente largas pueden parecer estables, porque les toma mucho tiempo liberar energía en forma de desintegración radiactiva. Estos elementos de larga vida, como el bismuto, por ejemplo, pueden tratarse como esencialmente no radiactivos, por lo que están muy lejos de ser los más radiactivos. De manera similar, elementos como el radio tienen vidas medias de más de 500 años, por lo que tampoco están en la carrera por ser los más radiactivos.
Elementos como el prometio, por otro lado, son lo suficientemente peligrosos como para no ser manipulados de manera segura, pero no cerca de los más radiactivos. A medida que uno avanza hacia abajo en la tabla periódica, comienza a encontrar cada vez más sustancias radiactivas, como el nobelio y el larencio. Estos tienen vidas medias en minutos y son bastante radiactivos.
Sin embargo, para encontrar las sustancias más radiactivas tenemos que ir hasta los extremos de la tabla periódica, a elementos que se han visto solo después de haber sido creados por humanos. Elementos como el unbibium al final de la tabla, o ununpentium, se encuentran entre los más radiactivos conocidos por el hombre. Ununpentium-287, por ejemplo, tiene una vida media de solo 32 ms. Esto se puede comparar con elementos como el plutonio-239, que tiene una vida media de más de 200 años, por lo que, si bien es bastante tóxico, no es tan radiactivo como los elementos más pesados. Aunque a menudo se le llama la sustancia más radiactiva de la tierra, el plutonio es de hecho bastante dócil en comparación con el ununpentio, el ununtrio, ununoctio y muchos otros creados recientemente.