Una particella alfa è un nucleo di elio, costituito da due protoni e due neutroni legati insieme. Quando si avvicina sufficientemente al nucleo di un atomo, sperimenta una forte repulsione elettrostatica da parte dei protoni caricati positivamente nel nucleo. Questa forza repulsiva è molto più forte della forza nucleare attrattiva che tiene insieme la particella alfa.

Di conseguenza, la particella alfa viene deviata lontano dal nucleo e il suo percorso viene notevolmente alterato. L'esatta natura della deflessione dipende dall'energia della particella alfa e dalla dimensione del nucleo. In alcuni casi, la particella alfa può essere completamente deviata e dispersa dal nucleo, mentre in altri casi può riuscire a penetrare nel nucleo e provocare una reazione nucleare.

Per un nucleo isolato o un nucleo senza elettroni orbitali, le deflessioni possono essere calcolate con una fisica relativamente semplice. Tuttavia, negli atomi e nelle molecole realistici, l’effetto degli elettroni, così come i potenziali effetti quantistici, rendono un’analisi dettagliata molto più complessa.