原子核自发发射α粒子并转变成另一种原子核的过程称为α衰变。 通过测量α粒子的质量和电荷，确定α粒子是氦原子核，由2个质子和2个中子组成。 在物理学中，He用来代表α粒子或氦核。
对于天然放射性同位素来说，只有质量数A大于140的重原子核才能产生α衰变。 特别是原子序数Z大于82、质量数A大于209的放射性同位素主要发生α衰变。 以历史上第一个分离的强放射性核素镭为例，其衰变方程如下：
→+42He
在传统的原子核模型（液滴模型）中，原子核大致呈球对称，核子通过核力结合在一起。 按理说衰变常数，原子核中的核子越多，结合能就越大，原子核应该就越稳定。 宇宙中的恒星就是这种情况。 质量越大，产生的引力越强，恒星结合得越紧密。 当质量达到某个临界值时，就会演化成白矮星、中子星或黑洞。 然而，原子核中的情况却恰恰相反。 当核子数量超过一定数量时，平均结合能不但不增加，反而降低，发生放射性衰变。
为什么原子核会发生α衰变？ 我们来讨论一下α衰变的机制。
原子序数Z>82的元素都是金属元素，金属具有导电的功能。 根据QM键理论，原子间的电场相互作用称为Q键，原子（核）质量场相互作用称为M键。 其中：金属的导电性是原子之间的Q键连接（原子核的线性电场串联）产生的效应。 对于通过Q键的两条平行原子链，其原子核的质量场也必须平行或在同一平面内。
原子核具有双层盘状结构。 发生α衰变的原子核含有较多的核子，A>209； 因此，形成的原子核盘的半径较大。 这样，质量场处于同一平面的相邻原子核之间就会产生超强的M键。 原子核的质量场是一个旋转场，同方向旋转的质量场产生M键效应； 换句话说，M键效应就像两个相互纠缠的大气涡旋。 这时，位于原子核边缘的核子很可能会被对方原子核的质量场“撕裂”，成为自由粒子。 每个单层原子核分隔一对核子（质子-中子），双层原子核有两对核子，通过质量场的作用结合成α粒子。 从原子核中分离出来的粒子需要克服原子核质量场的影响。 因此，它们都携带着非常高的能量，也就是α射线。
α衰变的机理是原子的M键，其特点是一对原子核相互作用，利用对方质量场的引力作用，使自己的原子核发射α粒子。 因此衰变常数，α衰变有以下规则：
假设初始时刻（t=0），原子核总数为N0，一对原子核相互作用产生α衰变的时间为t0； 那么，在时间t0之后，1/2N0的原子核将衰变，剩下的1/2N0的原子核保持原来的状态。 t0时刻后，剩余原子核衰变，衰变量为1/2×1/2 N0； 依此类推... nt0 时间后，(1/2)n N0 原子核将衰变。 不难发现，核衰变量呈指数下降曲线，这就是α衰变定律。 一半原子核衰变所需的时间t0称为半衰期。
理论上，单位时间内原子核衰变的概率称为衰变常数，用λ表示。 核素的平均寿命用τ表示。 t0、λ、τ都是代表放射性核素的特征量。 三者之间的关系是：
τ=1/λ=1.44t0；