La desintegración alfa o decaimiento alfa es una variante de desintegración radiactiva por la cual un núcleo atómico emite una partícula alfa y se convierte en un núcleo con cuatro unidades menos de número másico y dos unidades menos de número atómico.

Se le puede considerar emisión espontánea de núcleos de helio 4 (⁴He²⁺) —en adelante partículas α— a partir de núcleos de átomos más pesados, mediante un proceso de fisión nuclear espontánea. Este tipo de desintegración es típico únicamente de los núcleos atómicos muy pesados.

El telurio 106 (¹⁰⁶Te) es el isótopo más ligero en el cual ocurre desintegración alfa en la naturaleza. Artificialmente, el berilio 8 (⁸Be) se desintegra en dos partículas alfa, en el proceso triple alfa, esencial para generación de carbono 12 (¹²C) en el interior de las estrellas.

La secuencia de este fenómeno de desintegración se representa mediante la ecuación siguiente:

${\displaystyle {}_{Z}^{A}{\hbox{X}}\;\to \;{}_{Z-2}^{A-4}{\hbox{Y}}\;+\;{}_{2}^{4}{\hbox{He}}^{2+}\;=\;_{Z-2}^{A-4}{\hbox{Y}}\;+\;\alpha }$.

Con el uranio 238, por ejemplo:

${\displaystyle {}^{2}{}_{92}^{38}{\hbox{U}}\;\to \;{}^{2}{}_{90}^{34}{\hbox{Th}}\;+\;\alpha }$

La primera ecuación no está equilibrada eléctricamente. Pero, en la mayoría de los casos el núcleo resultante pierde rápidamente dos electrones en favor de la partícula alfa y se convierte en un átomo de (⁴He), eléctricamente neutro.

Por esta razón, en la mayoría de los casos, cuando existe un mineral de alto contenido de uno o más elementos radiactivos, en sus alrededores, por la vía de decaimiento alfa, se forman bolsas de ⁴He.

Todo el helio existente en la Tierra se origina mediante desintegración alfa de elementos radiactivos. Debido a esto suele encontrarse en depósitos minerales ricos en uranio o en torio. Así mismo se obtiene como subproducto en pozos de extracción de gas natural.

El espectro propio de la desintegración es discreto: en un estudio espectroscópico pueden observarse picos en energías identificables con las propias del proceso de decaimiento.

El rango de energías a los que los núcleos emiten las partículas, ${\displaystyle E_{\alpha }}$, puede circunscribirse a 2 MeV ${\displaystyle <E_{\alpha }<}$ 9 MeV (megavoltios electrónicos o megaelectronvoltios).