原子存在半衰期，是由于该原子的原子核不稳定，然后通过衰变的形式转化为其他原子。
半衰期
人类目前发现的化学元素有118种，每种元素还拥有同位素，其中很多同位素都具有半衰期，时间从几纳秒到几十亿年不等；比如碳-14的半衰期为5730±40年，指的是一定量的碳-14，在5730年后将有一半发生衰变，再过5730年后，将有3/4的发生衰变。
半衰期是一个统计数值，只针对大量的衰变物有效，对于单个原子来说，半衰期没有任何意义，因为科学家根本无法预言单个原子的衰变时间。
衰变原因
原子核由质子和中子构成，它们之间通过强相互作用连接，由于质子带正电荷，所以质子间会产生排斥力，好在强力是电磁力的100倍，所以原子核不会因为质子间的排斥力轻易解体。
但问题在于强力是短程力，只在10^-15米的尺度有效，而电磁力是长程力，可以无限叠加，所以当原子核的质子数目过多后，质子间的排斥力将会越来越大，导致原子核分裂，比如82号化学元素铅，就是最大的非放射性元素，然后越大的化学元素，半衰期基本越短。
元素衰变和自身的能量息息相关，就如一个小球，我们放在山顶、平面和山底时，由于重力势能，山顶的能量最高也最容易失去平衡，而山底的能量最低也最稳定。
原子核中也存在类似的能量关系，原子核中的平均核子质量越高越不稳定，也最容易发生衰变，半衰期也越短，反之亦然。
在所有化学元素中，铁-56的平均核子质量是最低的，所以铁-56是最稳定的原子，在宇宙中，恒星聚变的终极产物就是铁-56，重元素衰变也是朝着铁-56靠拢。
而单个原子的衰变由量子力学概率决定了，我们可以计算出单个原子的衰变概率，但是无法预言单个原子衰变时间，大量的衰变原子放在一起，统计学就可以给出一个半衰期。
