Οι ραδιενεργές διασπάσεις γίνονται στοχαστικά. Αυτό σημαίνει ότι δεν μπορεί να ξέρει κανείς πότε ακριβώς θα γίνουν, αλλά μπορεί να ξέρει την πιθανότητα να γίνουν. Έτσι, με αρκετά μεγάλο δείγμα, αυτή η αβεβαιότητα χάνεται στο πλήθος των γεγονότων. Κατ’ αντιστοιχία, δεν ξέρουμε αν ένα αμερόληπτο νόμισμα θα έρθει κορόνα ή γράμματα, αλλά αν ρίξουμε χιλιάδες (αμερόληπτα) νομίσματα μπορούμε να υποθέσουμε με ασφάλεια ότι περίπου τα μισά θα έρθουν κορόνα και τα άλλα μισά γράμματα. Έτσι, σε κάποιον χρόνο, μπορούμε να παρατηρήσουμε ότι περίπου τα μισά ραδιενεργά άτομα από έναν αρχικό πληθυσμό θα έχουν διασπαστεί, παρόλο που δεν θα μπορούσαμε να προβλέψουμε ποια επακριβώς από αυτά θα το έχουν κάνει.

Με βάση αυτή την αρχή, χρόνος ημιζωής λέγεται ο χρόνος που απαιτείται ώστε μία ποσότητα ραδιενεργού υλικού να διασπαστεί κατά το ήμισυ. Για παράδειγμα, το Προμήθειο-147 έχει χρόνο ημιζωής 2,6 έτη. Αυτό σημαίνει ότι αν ξεκινήσουμε με 80 άτομα που παρήχθησαν την ίδια στιγμή, μετά από 2,6 έτη θα έχουν μείνει περίπου 40, μετά από άλλα 2,6 έτη θα έχουν μείνει περίπου 20, μετά από άλλα 2,6 έτη θα έχουν μείνει περίπου 10, και ούτω καθεξής. Μετά από δέκα χρόνους ημιζωής (26 έτη σε αυτό το παράδειγμα) θα έχει μείνει μόνο το ένα χιλιοστό της αρχικής ποσότητας ραδιενεργών ατόμων. Μετά από άλλους δέκα, θα έχει μείνει το ένα εκατομμυριοστό. Από κάποιο χρόνο και έπειτα ο αριθμός μη-διασπασμένων ατόμων τους θα έχει γίνει πρακτικά ή και κυριολεκτικά μηδέν.