Бета-распад – тип радиоактивного распада, обусловленного слабым взаимодействием и изменяющего заряд ядра на единицу. При этом ядро может излучать бета-частицу (электрон или позитрон). В случае испускания электрона он называется «бета-минус» (β⁻), а в случае испускания позитрона – «бета-плюс-распадом» (β⁺). Кроме β⁻- и β⁺-распадов, к бета-распадам относят также электронный захват, когда ядро захватывает атомный электрон. Во всех типах бета-распада ядро излучает электронное нейтрино (β⁺-распад, электронный захват) или антинейтрино (β⁻-распад). В β⁻-распаде слабое взаимодействие превращает нейтрон в протон, при этом испускаются электрон и антинейтрино:

 

На фундаментальном уровне (показанном на Фейнмановской диаграмме) это обусловлено превращением d-кварка в u-кварк с испусканием W-бозона.
В β⁺-распаде протон превращается в нейтрон, позитрон и нейтрино: 

 Таким образом, в отличие от β⁻-распада, β⁺-распад не может происходить в отсутствие внешней энергии, поскольку масса самого нейтрона больше массы протона. β⁺-Распад может случаться только внутри ядер, где абсолютное значение энергии связи дочернего ядра больше энергии связи материнского ядра. Разность между двумя этими энергиями идет на превращение протона в нейтрон, позитрон и нейтрино и на кинетическую энергию получившихся частиц.
Во всех случаях, когда β⁺-распад энергетически возможен (и протон является частью ядра с электронными оболочками), он сопровождается процессом электронного захвата, при котором электрон атома захватывается ядром с испусканием нейтрино: 

Но если разность масс начального и конечного атомов мала (меньше удвоенной массы электрона, т.е. 1022 кэВ), то электронный захват происходит, не сопровождаясь конкурирующим процессом позитронного распада; последний в этом случае запрещён законом сохранения энергии.
Исторически исследование бета-распада привело к первому физическому свидетельству существования нейтрино. В 1911 году Лиза Мейтнер и Отто Ган провели эксперимент, который показал, что энергии электронов, испускаемых при бета-распаде, имеют непрерывный, а не дискретный спектр. Это находилось в очевидном противоречии с законом сохранения энергии, поскольку получалось, что часть энергии терялась в процессах бета-распада. Вторая проблема заключалась в том, что спин атома азота-14 был равен 1, что противоречило предсказанию Резерфорда. В известном письме, написанном в 1930 году, Вольфганг Паули предположил, что помимо электронов и протонов атомы содержат очень легкую нейтральную частицу, которую он назвал нейтроном. Он предположил, что этот «нейтрон» испускается при бета-распаде и раньше просто не наблюдался. В 1931 году Энрико Ферми переименовал «нейтрон» Паули в нейтрино, и в 1934 году Ферми опубликовал очень удачную модель бета-распада, в которой участвовали нейтрино.
Бета-распад не меняет число нуклонов в ядре A, но меняет только его заряд Z. Таким образом может быть введен набор всех нуклидов с одинаковым A; эти изобарные нуклиды могут превращаться друг в друга при бета-распаде. Среди них некоторые нуклиды (по крайней мере, один) бета-стабильны, поскольку они представляют собой локальные минимумы излишка массы: если такое ядро имеет (A, Z) числа, соседние ядра (A, Z−1) и (A, Z+1) имеют больший излишек массы и могут распадаться посредством бета-распада в (A, Z), но не наоборот. Необходимо заметить, что бета-стабильное ядро может подвергаться другим типам радиоактивного распада (альфа-распаду, например). Большинство изотопов, существующих в природных условиях на Земле, бета-стабильны, но существует несколько исключений с таким большими периодами полураспада, что они не успели исчезнуть за примерно 4,5 млрд лет, прошедшие с момента нуклеосинтеза. Например, 40K, который испытывает все три типа бета-распада (бета-минус, бета-плюс и электронный захват), имеет период полураспада 1.277×10⁹ лет.
Некоторые ядра могут испытывать двойной бета-распад (ββ-распад), при котором заряд ядра меняется на две единицы. В самых практически интересных случаях такие ядра бета-стабильны (простой бета-распад энергетически запрещён), поскольку когда β- и ββ-распады оба разрешены, вероятность β-распада (обычно) намного больше, мешая исследованиям очень редких ββ-распадов. Таким образом, ββ-распад обычно изучается только для бета-стабильных ядер. Как и простой бета-распад, двойной бета-распад не меняет A; следовательно, как минимум один из нуклидов с данным A должен быть стабильным по отношению как к простому, так и к двойному бета-распаду.
 

β ⁻-распад происходит у естественно-радиоактивных, а также искусственно-радиоактивных ядер. β_⁺-распад характерен только для явления искусственной радиоактивности – возникновения собственных радиоактивных излучений ядер под действием α-частиц, нейтронов и других частиц. При этом нарушается условие устойчивости атомного ядра. Нарушение условия устойчивости введением в ядро избыточных протонов приводит к искусственному β_⁺-распаду.
Естественный β⁻-распад происходит так, что нейтрон самопроизвольно превращается в протон. В потоках нейтронов большой интенсивности, возникающих в ядерных реакторах, обнаружен радиоактивный распад свободных нейтронов, происходящий с периодом полураспада 898±16 секунд. В тяжелых ядрах, перегруженных нейтронами, такое превращение приводит к β⁻-естественной радиоактивности.

Бета-распад находит широкое применение в технике. Применяется в бета-спектрометрии (измерения энергии (энергетического спектра) электронов и позитронов), бета терапии (лечебное применение бета-частиц; вид лучевой терапии).

Позитронный распад — тип бета-распада, также иногда называемый «бета-плюс-распад» (β⁺-распад), «эмиссия позитронов» или «позитронная эмиссия». В β⁺-распаде один из протонов ядра превращается посредством слабого взаимодействия в нейтрон, позитрон и нейтрино. Многие изотопы испускают позитроны, в том числе углерод-11, азот-13, кислород-15, фтор-18, иод-121. Например, в следующем уравнении рассматривается превращение посредством β⁺-распада углерода-11 в бор-11 с испусканием позитрона e⁺ и нейтрино ν_e:

¹¹C=¹¹B+e⁺+V_e.

Процесс позитронного распада всегда конкурирует с электронным захватом, который имеет энергетический приоритет, но как только энергетическая разница исчезает, коэффициент ветвления реакции сдвигается в сторону позитронного распада. Для того, чтобы позитронный распад мог происходить, разница между массами распадающегося и дочернего атомов Q_β должна превосходить удвоенную массу электрона (т.е. Q_β > 2m_e = 2×511 кэВ = 1022 кэВ). В то же время электронный захват может происходить при любой положительной разнице масс.

Спектр кинетической энергии позитронов, испускаемых ядром в позитронном распаде, непрерывен и лежит в диапазоне от 0 до E_max = Q_β − 2m_e. В этом же диапазоне лежит энергия излучаемых нейтрино. Сумма кинетических энергий позитрона и нейтрино равна E_max. Позитрон почти мгновенно аннигилирует с одним из электронов окружающего распавшийся атом вещества, излучая два аннигиляционных гамма-кванта с энергией 511 кэВ и противоположно направленным импульсом. Детектирование таких гамма-квантов позволяет легко восстановить точку аннигиляции, поэтому изотопы, испытывающие позитронный распад, используются в позитронно-эмиссионной томографии.

Радиоактивность (от лат. radio — «излучаю», radius — «луч» и activus — «действенный»), радиоактивный распад — явление спонтанного превращения атомного ядра в другое ядро или ядра. Радиоактивный распад сопровождается испусканием одной или нескольких частиц (например, электронов, нейтрино, альфа-частиц, фотонов). Радиоактивностью называют также свойство вещества, содержащего радиоактивные ядра.
Радиоактивность открыта в 1896 г. А. Беккерелем, который обнаружил проникающее излучение солей урана, действующее на фотоэмульсию. Беккерель установил, что интенсивность излучения определяется только количеством урана в препарате и совершенно не зависит от того, в какие соединения он входит. То есть это свойство присуще не соединениям, а химическому элементу — урану.
В 1898 г. Мария Кюри и Пьер Кюри обнаружили радиоактивность тория, позднее ими были открыты радиоактивные элементы полоний и радий.
Установлено, что радиоактивны все химические элементы с порядковым номером, большим 82 (то есть начиная с висмута), и многие более лёгкие элементы (прометий и технеций не имеют стабильных изотопов, а у некоторых элементов, таких как индий, калий или кальций, часть природных изотопов стабильны, другие же радиоактивны).