jaderná síla drží atomové jádro pohromadě, je velmi silné, obecně mnohem silnější než odpudivé elektromagnetické síly mezi protony. Jaderná síla je však také krátkodobá, rychle klesá v síle nad asi 1 femtometer, zatímco elektromagnetická síla má neomezený rozsah., Síla přitažlivá jaderná síla, která drží jádro pohromadě, je tedy úměrná počtu nukleonů, ale celkem rušivé elektromagnetické síly se snaží proniknout do jádra rozdíl je zhruba úměrná čtverci jeho atomové číslo. Jádro s 210 nebo více nukleony je tak velké, že silná jaderná síla, která ji drží pohromadě, může jen stěží vyvážit elektromagnetickou odpuzování mezi protony, které obsahuje. Alfa rozpad se vyskytuje v takových jádrech jako prostředek ke zvýšení stability snížením velikosti.,

jedna zvědavost je důvod, proč by alfa částice, jádra helia, měly být přednostně emitovány na rozdíl od jiných částic, jako je jediný proton nebo neutron nebo jiná atomová jádra. Součástí důvodu je vysoká vazebná energie alfa částice, což znamená, že její hmotnost je menší než součet hmotností dvou protonů a dvou neutronů. To zvyšuje energii rozpadu., Výpočetní celkový rozpad energie dána rovnicí

E = ( m − m f − m p ) c 2 {\displaystyle E=(m_{\text{i}}-m_{\text{f}}-m_{\text{p}})c^{2}}

, kde m i {\displaystyle m_{\text{i}}} je počáteční hmotnost jádra, m f {\displaystyle m_{\text{f}}} je hmotnost jádra po emisi částic, a m p {\displaystyle m_{\text{p}}} je hmotnost emitovaných částic, zjistíme, že v některých případech je pozitivní a emisí alfa částice je možné, vzhledem k tomu, že jiné režimy rozpad by vyžadovalo energie, které mají být přidány., Například provedení výpočtu uranu – 232 ukazuje, že emise alfa částic dává 5,4 MeV energie, zatímco jedna emise protonu by vyžadovala 6,1 MeV. Většina z rozpadu energie se kinetická energie alfa částice sám, i když k udržení zachování hybnosti část energie jde na zpětný ráz jádra (viz Atomové zpětný ráz)., Nicméně, vzhledem k masové počty nejvíce alfa-emitting radioizotopů přesáhnout 210, daleko větší než hmotnost, počet alfa částic (4) zlomek energie zpětného rázu jádro je obvykle velmi malé, menší než 2%.

tyto dezintegrační energie jsou však podstatně menší než odpudivá potenciální bariéra vytvořená elektromagnetickou silou, která zabraňuje úniku alfa částice., Energie potřebná k přivedení alfa částice z nekonečna do bodu poblíž jádra těsně mimo rozsah vlivu jaderné síly je obecně v rozmezí asi 25 MeV. Alfa částice lze považovat za bytí uvnitř potenciální bariéry, jejíž stěny jsou 25 MeV nad potenciálem v nekonečnu. Částice alfa rozpadu však mají pouze energie kolem 4 až 9 MeV nad potenciálem v nekonečnu, mnohem méně než energie potřebná k úniku.

kvantová mechanika však umožňuje alfa částici uniknout kvantovým tunelováním., Kvantové tunelování teorii alfa rozpadu, nezávisle vyvinutý George Gamow a Ronald Wilfred Nosítka a Edward Condon v roce 1928, byl oslavován jako velmi zarážející potvrzení kvantové teorie. V podstatě alfa částice uniká z jádra ne získáním dostatečné energie, aby prošla přes zeď, která ji omezuje, ale tunelováním stěnou., Gurney a Condon učinil následující pozorování ve své knize na to:

doposud bylo nutné předpokládat nějaký speciální svévolné nestability jádra, ale v následující poznámce, to je poukázal na to, že rozpad je přirozeným důsledkem zákonů kvantové mechaniky bez nějaké zvláštní hypotéza… Hodně bylo napsáno o výbušném násilí, s nímž je α-částice vyhozena z místa v jádru. Ale z výše uvedeného procesu bychom raději řekli, že α-částice téměř bez povšimnutí sklouzne.,

teorie předpokládá, že alfa částice mohou být považovány za nezávislé částice v jádře, které je v neustálém pohybu, ale konat do jádra tím, že elektromagnetické síly. Při každé kolizi s odpudivou potenciální bariérou elektromagnetické síly existuje malá nenulová pravděpodobnost, že tuneluje cestu ven. Alfa částice s rychlostí 1,5×107 m/s v jaderné průměru přibližně 10-14 m se srazí s překážkou více než 1021 krát za sekundu., Pokud je však pravděpodobnost úniku při každé kolizi velmi malá, poločas rozpadu radioizotopu bude velmi dlouhý, protože je to čas potřebný k dosažení celkové pravděpodobnosti úniku 50%. Jako extrémní příklad je poločas rozpadu izotopu bismut-209 2, 01×1019 let.

izotopy v beta-rozpadu stabilní isobars, které jsou také stabilní, pokud jde o dvojitý beta rozpad s hmotnostní číslo A = 5, A = 8, 143 ≤ A ≤ 155, 160 ≤ A ≤ 162, a ≥ 165 se domníval, podstoupit alfa rozpad. Všechna ostatní hmotnostní čísla (isobary) mají přesně jeden teoreticky stabilní nuklid)., Ty s hmotností 5 kaz na helium-4 a proton nebo neutron, a ty, kteří s hmotností 8 rozpadu na dva helium-4 jádra; jejich half-lives (helium-5, lithium-5, a berylia-8) jsou velmi krátké, na rozdíl od poločasu pro všechny ostatní takové nuklidy s ≤ 209, které jsou velmi dlouhé. (Takové nuklidy s ≤ 209 jsou prvotní nuklidy kromě 146sm.)

Pracuje se na podrobnosti o teorii vede k rovnici týkající se half-life radioizotopem k rozpadu energie jeho částic alfa, teoretické odvození empirických Geiger–Nuttall zákon.