1895 te, Alman fizikçi Wilhelm Röntgen katot ışınlarının, cam ve metallerin olağan dışı ışın yaymasına neden olduğunu gördü. Yayımlanan bu yüksek enerjili radyasyon maddenin içinden geçebiliyor, fotoğraf filmi levhalarını karartıyor ve çeşitli maddelerin fluoresan ışık yayımlamasına sebep oluyordu. Bu ışınlar bir mıknatıs etkisi ile saptırılamadığından, katot ışınları gibi yüklü tanecikler değildi. Röntgen bu ışınlara X- ışınları adını verdi.
Röntgen’in bu buluşundan hemen sonra, Pariste bir fizik profesörü olan Anto- ine Becquerel, maddelerin fluoresan özelliklerini incelemeye başladı. Tamamen bir tesadüf sonucunda Becquerel, kalın kağıtla sarılmış fotoğraf filmi levhalarının bir uranyum bileşiğinin etkisinde katot ışınları olmadan da karardığını fark etti. Uranyum bileşiğinden kaynaklanan bu ışınlar aynı X- ışınları gibi yüksek enerjili idi ve bir mıknatıs ile saptırılamıyorlardı: ancak X- ışınlarından farklı olarak bu ışınlar kendiliğinden oluşuyordu. Becquerel’in öğrencilerinden biri olan Marie Curie, kendiliğinden tanecik ve/veya ışın yayımlanması olgusunu betimlemek üzere radyoaktiflik terimini önerdi. Bu nedenle, kendiliğinden radyasyon yayımlayan herhangi bir elemente radyoaktif element denir.
Daha sonraki araştırmalar uranyum gibi radyoaktif maddelerin bozunması ya da parçalanması ile üç tür ışın oluştuğunu ortaya koydu. Bu ışınlardan ikisi artı ve eksi yüklü metal levhalar tarafından saptırılır (Şekil 1. Alfa (a) ışınları, a tanecikleri adı verilen artı yüklü taneciklerden oluşur, ve bu nedenle de artı yüklü levha tarafından saptırılırlar. Beta (fi) ışınları, ya da fi tanecikleri, elektronlar olup eksi yüklü levha tarafından saptırılırlar. Üçüncü çeşit radyoaktif ışıma, gama (y) ışınları adı verilen yüksek enerjili ışınlardan oluşur. Tıpkı X- ışınları gibi y ışınları da yüksüz olup, dışsal bir elektrik veya manyetik alan tarafından etkilenmezler.
(Şekil 1. Radyoaktif elementler tarafından yayımlanan üç tür ışın. fi ışınları eksi yüklü taneciklerden (elektronlar) oluşmuştur ve bu nedenle artı yüklü levha tarafından çekilir, a ışınları için bunun tersi geçerlidir; a ışınları artı yüklü olup eksi yüklü levhaya doğru çekilirler. y ışınlarının yükü olmadığından, dışsal elektrik alanı bu ışınların doğrultusunu etkilemez.)