Se condições permitem, então nem todo átomo excitado emite fótons? E nem todo núcleo instável decai?

Exatamente. Mesmo quando decai ou emite fótons, o tempo que leva da excitação à emissão ou decaimento é inteiramente aleatório, para cada átomo. O que se pode medir é a fração de decaimentos ou de emissões após certo tempo. Isso dá uma curva de decaimento exponencial, do tipo n = N.exp(-t/T), em que N é o número inicial de átomos e n é o número dos remanescentes ainda excitados após um tempo t. O parâmetro T é dito "tempo de relaxação", que é uma característica da espécie de átomo para a emissão de fótons ou do nuclídeo para a radioatividade. Havendo um número grande de átomos, pode-se confiar que haverá emissão de muitos, logo de início.