Alfasönderfall är en form av radioaktivt sönderfall där en alfapartikel sänds ut av ett tungt grundämne i ett försök att bli mer stabil. De andra typerna av radioaktivt sönderfall är beta-sönderfall och gamma-sönderfall. Partikeldetektorer kan användas för att detektera utsläpp av alfapartiklar, och processen med alfasönderfall kan också användas för att bygga detekteringsanordningar. Vissa branddetektorer, till exempel, förlitar sig på den stadiga hastigheten av alfasönderfall för att jonisera luft, som i sin tur kan upptäcka rök när rökpartiklar stör ledningsförmågan hos den joniserade luften.
Komponenterna i en kärna består av protoner och neutroner som kretsar kring en grupp elektroner. Under normala förhållanden skulle dessa partiklar motsätta sig varandra, vilket gör att kärnan faller isär, vilket är där något som kallas den starka kärnkraften kommer in. Den starka kärnkraften håller samman kärnan och förhindrar att partiklar tvingas ut. Men även om denna kraft är stark har den ett smalt intervall, och i fallet med en stor kärna kan den kanske inte innehålla alla partiklar. Som ett resultat blir atomen instabil och den börjar avge partiklar, i en process som kallas radioaktivitet.
Vid alfasönderfall består partikeln av två protoner och två neutroner som är tätt sammanbundna. Denna partikel råkar vara identisk i struktur med kärnan i en heliumatom, och mycket av jordens försörjning av helium kommer faktiskt från alfasönderfall. När alfapartikeln lämnar atomen och tar med sig protoner och neutroner ändras atomnumret och atomen blir ett nytt, mer stabilt element. Massförlusten omvandlas till en liten energiskur.
Alfa-partiklar är extremt svaga. De kan stoppas med ett papper eller till och med en liten luftficka, vilket gör alfasönderfall relativt icke-hotande för människor som arbetar runt det. Men om ett element som avger alfapartiklar intas kan detta orsaka ett allvarligt problem. Radongas kan till exempel andas in i lungorna, där alfapartiklarna som gasen avger kan orsaka allvarliga skador på de ömtåliga cellerna som kantar lungorna.
Toxiciteten av alfasönderfall inuti kroppen har misstänkts i flera högprofilerade förgiftningar. Genom att introducera element som avger alfapartiklar till maten kan en förgiftning framgångsrikt döda någon utan att orsaka problem hos människor i den omgivande miljön. Död genom alfasönderfall verkar vara särskilt populärt bland ryska spioner, även om andra hemliga agenter har varit kända för att använda det ibland.