forța nucleară care ține împreună un nucleu atomic este foarte puternică, în general mult mai puternică decât forțele electromagnetice respingătoare dintre protoni. Cu toate acestea, forța nucleară este, de asemenea, cu rază scurtă de acțiune, scăzând rapid în putere dincolo de aproximativ 1 femtometer, în timp ce forța electromagnetică are o gamă nelimitată., Forța forței nucleare atractive care menține un nucleu împreună este astfel proporțională cu numărul de nucleoni, dar forța electromagnetică totală perturbatoare care încearcă să rupă nucleul este aproximativ proporțională cu pătratul numărului său atomic. Un nucleu cu 210 sau mai mulți nucleoni este atât de mare încât forța nucleară puternică care îl ține împreună abia poate contrabalansa repulsia electromagnetică dintre protonii pe care îi conține. Dezintegrarea alfa are loc în astfel de nuclee ca mijloc de creștere a stabilității prin reducerea dimensiunii.,

o curiozitate este motivul pentru care particulele alfa, nucleele de heliu, ar trebui să fie emise preferențial, spre deosebire de alte particule, cum ar fi un singur proton sau neutron sau alte nuclee atomice. O parte din motiv este energia de legare ridicată a particulei alfa, ceea ce înseamnă că masa sa este mai mică decât suma maselor a doi protoni și doi neutroni. Aceasta crește energia de dezintegrare., De calcul la dezintegrarea totală de energie dat de ecuația

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

în cazul în care m-am {\displaystyle m_{\text{i}}} este masa inițială a nucleului, m f {\displaystyle m_{\text{f}}} este masa nucleului după emisie de particule, și m p {\displaystyle m_{\text{p}}} este masa de particule emise, se constată că în anumite cazuri este pozitiv și deci emisii de particule alfa este posibil, întrucât alte moduri de dezintegrare ar avea nevoie de energie pentru a fi adăugate., De exemplu, efectuarea calculului pentru uraniu-232 arată că emisia de particule alfa dă 5,4 MeV de energie, în timp ce o singură emisie de protoni ar necesita 6,1 MeV. Cea mai mare parte a energiei de dezintegrare devine energia cinetică a particulei alfa în sine, deși pentru a menține conservarea impulsului, o parte din energie merge la reculul nucleului însuși (vezi reculul Atomic)., Cu toate acestea, deoarece numărul de masă al majorității radioizotopilor care emit alfa depășește 210, mult mai mare decât numărul de masă al particulei alfa (4), fracțiunea de energie care merge la reculul nucleului este în general destul de mică, mai mică de 2%.cu toate acestea, aceste energii de dezintegrare sunt substanțial mai mici decât bariera potențială respingătoare creată de forța electromagnetică, care împiedică scăparea particulei alfa., Energia necesară pentru a aduce o particulă alfa de la infinit la un punct din apropierea nucleului chiar în afara domeniului de influență al forței nucleare este în general în intervalul de aproximativ 25 MeV. O particulă alfa poate fi considerată ca fiind în interiorul unei bariere potențiale ale cărei pereți sunt 25 MeV deasupra potențialului la infinit. Cu toate acestea, particulele alfa de dezintegrare au doar energii de aproximativ 4 până la 9 MeV deasupra potențialului la infinit, mult mai puțin decât energia necesară pentru a scăpa.cu toate acestea, mecanica cuantică permite particulei Alfa să scape prin tunelul cuantic., Teoria tunelării cuantice a dezintegrării alfa, dezvoltată independent de George Gamow și Ronald Wilfred Gurney și Edward Condon în 1928, a fost salutată ca o confirmare foarte izbitoare a teoriei cuantice. În esență, particula alfa scapă din nucleu nu dobândind suficientă energie pentru a trece peste peretele care o limitează, ci prin tunelare prin perete., Gurney și Condon a făcut următoarea observație în lucrarea lor pe ea:

Acesta a fost până în prezent este necesar de a postulat unele speciale arbitrar ‘instabilitate’ a nucleului, dar în următoarea notă, este de subliniat faptul că dezintegrarea este o consecință firească a legilor mecanicii cuantice, fără nici o speciale de ipoteză… S-a scris mult despre violența explozivă cu care particula α este aruncată din locul ei în nucleu. Dar din procesul prezentat mai sus, s-ar spune mai degrabă că particula α aproape alunecă neobservată.,

teoria presupune că particula alfa poate fi considerată o particulă independentă într-un nucleu, care este în mișcare constantă, dar ținută în nucleu de forțele electromagnetice. La fiecare coliziune cu bariera potențială respingătoare a forței electromagnetice, există o mică probabilitate diferită de zero că va ieși din tunel. O particulă alfa cu o viteză de 1,5×107 m/s într-un diametru nuclear de aproximativ 10-14 m se va ciocni cu bariera de peste 1021 de ori pe secundă., Cu toate acestea, dacă probabilitatea de evadare la fiecare coliziune este foarte mică, timpul de înjumătățire al radioizotopului va fi foarte lung, deoarece este timpul necesar pentru ca probabilitatea totală de evadare să ajungă la 50%. Ca exemplu extrem, timpul de înjumătățire al izotopului bismut-209 este de 2,01×1019 ani.

izotopii din izobarii stabili de dezintegrare beta care sunt, de asemenea, stabili în ceea ce privește dezintegrarea beta dublă cu numărul de masă A = 5, A = 8, 143 ≤ A ≤ 155, 160 ≤ a ≤ 162 și a ≥ 165 sunt teoretizați să sufere dezintegrare alfa. Toate celelalte numere de masă (izobari) au exact un nuclid teoretic stabil)., Cei cu masa 5 se descompun la heliu-4 și un proton sau un neutron, iar cei cu masa 8 se descompun la două nuclee de heliu-4; timpul lor de înjumătățire (heliu-5, litiu-5 și beriliu-8) este foarte scurt, spre deosebire de timpul de înjumătățire pentru toți ceilalți astfel de nuclizi cu un ≤ 209, care sunt foarte lungi. (Astfel de nuclizi cu un ≤ 209 sunt nuclizi primordiali, cu excepția 146Sm.elaborarea detaliilor teoriei conduce la o ecuație referitoare la timpul de înjumătățire al unui radioizotop la energia de dezintegrare a particulelor sale alfa, o derivare teoretică a legii empirice Geiger-Nuttall.