Jedes radioaktive Element zerfällt nach einer exponentiellen mathematischen Funktion. Das heißt, die Menge der radioaktiv strahlenden Substanz nimmt zunächst rasch, dann aber immer langsamer ab – durch die Umwandlung einzelner Atome in Atome eines anderen chemischen Elements oder einer anderen Form (eines „ Isotops”) desselben Stoffs. Die Zeit, nach der die ursprünglich vorhandenen Menge – und damit auch die Aktivität des radioaktiven Materials – auf die Hälfte abgenommen hat, bezeichnen Physiker als Halbwertszeit. Diese unterscheidet sich bei verschiedenen radioaktiven Substanzen sehr stark. Während etwa die Halbwertszeit des Iod-Isotops I-135 nur 8 Tage beträgt, ist die Aktivität von Cäsium (Cs-137) erst nach 30 Jahren auf die Hälfte abgeklungen. Bei Plutonium (Pu-239) dauert das sogar rund 20 000 Jahre, bei den beiden Uran-Isotopen U-235 und U-238 fast rund 700 Millionen beziehungsweise 4,5 Milliarden Jahre.
