Uma partícula alfa é um núcleo de hélio, consistindo de dois prótons e dois nêutrons unidos. Quando chega suficientemente perto do núcleo de um átomo, experimenta uma forte repulsão eletrostática dos prótons carregados positivamente no núcleo. Esta força repulsiva é muito mais forte do que a força nuclear atrativa que une a partícula alfa.

Como resultado, a partícula alfa é desviada do núcleo e seu caminho é significativamente alterado. A natureza exata da deflexão depende da energia da partícula alfa e do tamanho do núcleo. Em alguns casos, a partícula alfa pode ser completamente desviada e espalhada para longe do núcleo, enquanto em outros casos pode penetrar no núcleo e causar uma reação nuclear.

Para um núcleo isolado ou sem elétrons orbitais, as deflexões podem ser calculadas com física relativamente simples. No entanto, em átomos e moléculas realistas, o efeito dos elétrons, bem como os potenciais efeitos quânticos, tornam uma análise detalhada muito mais complexa.