半衰期的计算公式为反应后原子核质量=反应前原子核质量(1/2)^(反应时间/半衰期)。

当原子数量“巨大"时，在T时间内，将会有50%的原子发生衰变，从数量上讲就是有“一半的原子"发生衰变。在下一个T时间内，剩下未衰变的原子又会有50%发生衰变，以此类推。

但当原子的个数不再“巨大"时，例如只剩下20个原子还未衰变时，那么“50%的概率"将不再有意义，这时，经过T时间后，发生衰变的原子个数不一定是10个(20×50%)。

由于一个原子的衰变是自然地发生，即不能预知何时会发生，因此会以机会率来表示。每颗原子衰变的机率大致相同，做实验的时候，会使用千千万万的原子。

衰变是微观世界里的原子核的行为，微观世界规律的特征之一在于“单个的微观事件是无法预测的”，即对于一个特定的原子，我们只知道它发生衰变的概率，而不知道它将何时发生衰变。然而。量子理论可以对大量原子核的行为做出统计预测。

而放射性元素的半衰期，描述的就是这样的统计规律。 放射性元素衰变的快慢是由原子核内部自身决定的，与外界的物理和化学状态无关。