Una partícula alfa es un núcleo de helio, que consta de dos protones y dos neutrones unidos entre sí. Cuando se acerca lo suficiente al núcleo de un átomo, experimenta una fuerte repulsión electrostática por parte de los protones cargados positivamente en el núcleo. Esta fuerza repulsiva es mucho más fuerte que la fuerza nuclear de atracción que une a la partícula alfa.

Como resultado, la partícula alfa se desvía del núcleo y su trayectoria se altera significativamente. La naturaleza exacta de la desviación depende de la energía de la partícula alfa y del tamaño del núcleo. En algunos casos, la partícula alfa puede desviarse completamente y dispersarse fuera del núcleo, mientras que en otros casos puede penetrar el núcleo y provocar una reacción nuclear.

Para un núcleo aislado o un núcleo sin electrones orbitales, las desviaciones se pueden calcular con física relativamente simple. Sin embargo, en átomos y moléculas realistas, el efecto de los electrones, así como los posibles efectos cuánticos, hacen que un análisis detallado sea mucho más complejo.