vuorovaikutus pitää atomin ytimen koossa on erittäin vahva, yleensä paljon vahvempi kuin vastenmielinen sähkömagneettisten voimien välillä protonit. Ydinvoima on kuitenkin myös lyhyen kantaman, ja sen voimakkuus laskee nopeasti yli noin 1 femtometrin, kun taas sähkömagneettisen voiman kantama on rajaton., Vahvuus houkutteleva ydinaseita pitämään ydintä koossa on näin ollen verrannollinen määrä nucleons, mutta yhteensä häiritsevä sähkömagneettinen voima yrittää rikkoa ytimen lisäksi on karkeasti verrannollinen neliön sen järjestysluku. Ydin 210 tai enemmän nucleons on niin suuri, että vahva vuorovaikutus pitämällä sitä yhdessä voi juuri ja juuri tasapainottaa sähkömagneettista vastenmielisyys välillä protonit se sisältää. Alfahajoaminen tapahtuu tällaisissa ytimissä keinona lisätä vakautta pienentämällä kokoa.,

Yksi uteliaisuus on, miksi alfa-hiukkaset, heliumytimiä, tulisi ensisijaisesti pääsee toisin kuin muut hiukkaset kuten yksi protoni tai neutroni tai muiden atomien ytimet. Osa syy on korkea energiaa sitova alfa-hiukkanen, joka tarkoittaa, että sen massa on pienempi kuin massojen summa on kaksi protonia ja kaksi neutronia. Tämä lisää hajoamisenergiaa., Tietojenkäsittelyn yhteensä hajoaminen energian yhtälöstä

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

missä m i {\displaystyle m_{\text{i}}} on alkuperäisestä massasta ydin, m f {\displaystyle m_{\text{f}}} on massa ydin jälkeen hiukkasten päästöjen ja m p {\displaystyle m_{\text{p}}} on massa lähtevä hiukkanen, yksi toteaa, että tietyissä tapauksissa, se on positiivinen, ja niin alpha hiukkasten päästöjen on mahdollista, kun taas muut hajoaminen liikennemuotojen vaatisi energiaa lisätään., Esimerkiksi, suorittaa laskenta uraani-232 osoittaa, että alpha hiukkasten päästöjen antaa 5.4 MeV energiaa, kun taas yhden protonin päästöjen vaatisi 6.1 MeV. Useimmat hajoamisen energia muuttuu liike-energia alfa-hiukkanen itse, vaikka säilyttää liikemäärän säilyminen osa energiasta menee rekyyli ydin itse (ks Atomic rekyyli)., Kuitenkin, koska massa numerot eniten alfa-emitting radioisotooppien ylittää 210, paljon suurempi kuin massa määrä alfa-hiukkasen (4) murto-osa energiaa menee rekyyli ydin on yleensä melko pieni, alle 2%.

Nämä hajoaminen energiat, kuitenkin, on olennaisesti pienempi kuin vastenmielinen mahdollinen este luotu sähkömagneettinen voima, joka estää alfa-hiukkanen pakenemasta., Energiaa tarvitaan tuomaan alfa-hiukkanen infinity pisteeseen, lähellä ydin vain alueen ulkopuolella, ydin-voima vaikutus on yleensä välillä noin 25 MeV. Alfahiukkasen voidaan ajatella olevan potentiaalisen esteen sisällä, jonka seinät ovat 25 MeV potentiaalin yläpuolella äärettömyydessä. Kuitenkin, hajoaminen alfa-hiukkasia on vain energioiden noin 4 9 MeV edellä potentiaalia äärettömään, paljon vähemmän kuin energiaa tarvitaan paeta.

kvanttimekaniikka kuitenkin mahdollistaa alfahiukkasen karkaamisen kvanttitunneloinnin kautta., Quantum tunneling teoria alfa rappeutuminen, itsenäisesti kehittänyt George Gamow ja Ronald Wilfred Gurney ja Edward Condon vuonna 1928, ylistettiin hyvin silmiinpistävää vahvistuksen quantum theory. Pohjimmiltaan alfahiukkanen pakenee ytimestä, ei hankkimalla tarpeeksi energiaa kulkemaan muurin yli sulkien sen, vaan tunneloimalla seinän läpi., Gurney ja Condon esitti seuraavan huomion niiden paperin sitä:

Se on tähän asti ollut tarpeen postuloida jokin erityinen mielivaltainen ’epävakautta’ ydin, mutta seuraava huomautus, se on huomautti, että hajoaminen on luonnollinen seuraus kvanttimekaniikan lait ilman mitään erityistä hypoteesia… Paljon on kirjoitettu räjähdysväkivallasta, jolla α-hiukkanen singotaan paikaltaan ytimeen. Mutta edellä kuvatusta prosessista voisi mieluummin sanoa, että α-hiukkanen lähes lipsahtaa huomaamatta.,

teoria olettaa, että alfa-hiukkanen voidaan pitää riippumaton hiukkasen sisällä on ydin, joka on jatkuvassa liikkeessä, mutta pidetään sisällä ydin, jonka sähkömagneettiset voimat. Jokaisessa törmäyksessä sähkömagneettisen voiman vastenmielisen potentiaalisen esteen kanssa on pieni ei-nolla-todennäköisyys, että se tunneloi tiensä ulos. Alfa-hiukkasen nopeus on 1.5×107 m/s sisällä nuclear halkaisija noin 10-14 m törmää este yli 1021 kertaa sekunnissa., Kuitenkin, jos todennäköisyys paeta jokaisessa törmäys on hyvin pieni, puoliintumisaika radioisotooppia on hyvin pitkä, koska se on aika, joka tarvitaan koko todennäköisyys paeta saavuttaa 50%. Ääriesimerkkinä isotooppi vismutti-209: n puoliintumisaika on 2,01×1019 vuotta.

isotoopit beta-hajoaminen vakaa isobars, jotka ovat myös vakaa suhteen double beta rappeutuminen massa numero On = 5, A = 8, 143 ≤ A ≤ 155, 160 ≤ A ≤ 162, ja A ≥ 165 on teorian tehtävä alfa rappeutuminen. Kaikilla muilla massaluvuilla (isobaareilla) on täsmälleen yksi teoreettisesti stabiili nuklidi)., Ne, joilla on massa 5 rappeutuminen helium-4 ja protoni tai neutroni, ja ne, joilla on massa 8 rappeutuminen kaksi helium-4 ytimet; niiden puoliintumisaika (helium-5 -, litium-5, ja beryllium-8) ovat hyvin lyhyitä, toisin kuin puoli-elämää kaikki muut tällaiset nuklidit, joiden ≤ 209, jotka ovat hyvin pitkiä. (Tällaiset nuklidit, joiden arvo on ≤ 209, ovat alkukantaisia nuklideja lukuun ottamatta 146Sm.)

treenata yksityiskohtia teoria johtaa yhtälö liittyvät puoliintumisaika radioisotooppi, että rappeutuminen energiaa sen alfa-hiukkaset, teoreettinen johtaminen empiirinen Geiger–Nuttall laki.