La extracción de un electrón del átomo en el caso de la ionización no parece afectar permanentemente a la estabilidad del sistema, ya que hasta ahora no se ha obtenido ninguna evidencia que muestre que el paso de una descarga eléctrica intensa a través de un gas dé lugar a una alteración permanente de la estructura del átomo.
Por otra parte, en el caso de los cuerpos radiactivos, una partícula cargada positivamente, de una masa aproximadamente doble a la del átomo de hidrógeno, escapa del átomo radiactivo pesado. Esta pérdida parece dar lugar inmediatamente a una alteración permanente del átomo y provoca un cambio acusado en sus propiedades físicas y químicas. Además, no hay indicios de que el proceso sea reversible.
La expulsión de una partícula β con gran velocidad a partir de un átomo de materia radiactiva también da como resultado una transformación del átomo.
Por ejemplo, el radio E emite una partícula β y, como consecuencia, da lugar a una sustancia distinta, el radio F (polonio). Un caso de este tipo, en el que la expulsión de una partícula β con gran velocidad causa una reorganización completa de las partes de un átomo, es probablemente muy distinto del proceso que ocurre durante la ionización, en el que un electrón de baja velocidad escapa del átomo sin afectar aparentemente a la estabilidad del átomo restante.
La única prueba experimental directa de la transformación de la materia se ha obtenido a partir del estudio de los cuerpos radiactivos.
Si la teoría de la desintegración, propuesta para explicar los fenómenos de la radiactividad, es correcta en sus aspectos esenciales, entonces los radioelementos están experimentando un proceso espontáneo y continuo de transformación en otras clases de materia diferentes.
La velocidad de transformación es lenta en el uranio y el torio, pero es bastante rápida en el radio. Se ha demostrado que la fracción de una masa de radio que se transforma por año es de aproximadamente ¹⁄₂₀₀₀ de la cantidad total presente. En el caso del uranio y el torio, probablemente se requeriría un millón de años para producir una cantidad similar de cambio.
Por lo tanto, el proceso de transformación en el uranio y el torio es demasiado lento para ser detectado en un tiempo razonable mediante el uso de la balanza o el espectroscopio, pero las radiaciones que acompañan a la transformación pueden detectarse fácilmente.
Aunque el proceso de cambio es lento, es continuo, y en el transcurso de las eras el uranio y el torio presentes en la tierra deben transformarse en otros tipos de materia.
Aquellos que han considerado la posibilidad de que los átomos experimenten un proceso de transformación han pensado generalmente que la materia en su conjunto experimentaría un cambio progresivo, con una alteración gradual de las propiedades físicas y químicas de toda la masa de la sustancia. Según la teoría de la desintegración, este no es el caso. Solo una fracción diminuta de la materia presente se descompone por unidad de tiempo, y en cada una de las etapas sucesivas por las que pasan los átomos desintegrados, se produce en la mayoría de los casos una alteración marcada en las propiedades químicas y físicas de la materia.