原子核自發地放射出α粒子的衰變。一般隻有重原子核（A大於140）能進行α衰變。α粒子是氦原子核42He。

　　α衰變的性質　設衰變前的原子核（稱母核）為AZ>X，這裡A為質量數，Z為原子序數，衰變後的剩餘核（稱子核）為

，則α衰變可表示為： α衰變能 Q α可表示為： Q α=( m X－ m Y－ m α) c 2 式中 m X、 m Y和 m α分別是母核、子核和α粒子的靜止質量， c是真空中的光速。

　　α衰變能Qα以α粒子的動能Eα和子核的反沖能EY的形式表現出來：

Q α= E α+ E Y α粒子的動能一般約占衰變能的98%，子核的反沖能約占衰變能的2%。實驗測得α粒子的動能因母核而異，一般在4～9 兆電子伏之間。因而子核反沖能約為100 千電子伏量級。這個能量足以引起一些重要的反沖效應。

　　絕大多數的α放射體放出的α粒子的能量不止一組，而有強度不等的若幹組。這是由於α衰變不僅在母核基態至子核基態之間進行，而且可在母核基態至子核激發態之間進行，少數情形可在母核激發態至子核基態之間進行。

　　不同的α放射性核素具有不同的半衰期，半衰期的長短同α粒子的能量有很強的依賴關系。1911年，H.蓋革和J.M.努塔耳總結實驗結果，得出衰變常量λ和α粒子能量之間的經驗規律。這個規律可以表示為：

lgλ= A+ Blg E α

衰變常量λ同半衰期T1/2的關系是T1/2=ln2/λ，B是常量（約86），A對同一個天然放射系也是常量。

　　α衰變機制　通常認識是量子力學的“勢壘穿透”。α粒子和子核之間的庫侖勢壘一般高達20兆電子伏以上。如前所述，α粒子動能比庫侖勢壘高度低得多。按照經典力學，由於庫侖勢壘的阻擋，α粒子不能跑到核外，根本不可能發生α衰變。根據量子力學的隧道效應，α粒子有一定的概率穿透勢壘跑出原子核。描述勢壘穿透概率P的伽莫夫公式是：

式中 V( r)為α粒子和子核的相互作用勢； r表示α粒子與子核之間的距離； E為相對運動動能； μ為α粒子和子核的約化質量； R是α粒子與子核的半徑之和； Rc為 V( r)= E時的 r值。可見，α粒子的能量 E越大，穿透勢壘的概率就越大，衰變概率就越大，從而半衰期就越短。能量因子由於出現在伽莫夫公式的指數冪上，因而它的微小變化將引起衰變常量的巨大變化。

　　但是，α衰變常量的定量計算一直還沒有得到圓滿解決。尤其對於奇A核和奇奇核，實驗值可比理論值小幾個數量級。這主要有賴於所謂α形成因子的計算。研究表明，α粒子不大可能在α衰變前就存在於核內，而是在衰變過程中形成的。因此，在計算衰變常量時，必須乘上一個有關α粒子形成概率的因子，通常稱它為α形成因子。顯然，α形成因子應該和原子核的結構有關。正因為如此，對α衰變的深入研究可進一步瞭解原子核內部結構的運動規律。