Az α-sugárzást kibocsátó radioaktív anyagban úgynevezett α-bomlások játszódnak le. Az atommagból pozitív elektromos töltésű sugárzás indul ki. Ez a sugárzás α-részecskékből áll, amelyek tulajdonképpen héliumatommagok, mert két protonból és két neutronból állnak. Az α-részecske tömegszáma 4, rendszáma 2. Az α-bomlás következtében a mag tömegszáma néggyel, rendszáma kettővel csökken, ezáltal az atom egy másik elem atomjává alakul át. Az atommagból kirepülő α-részecske energiája 4-7,5 MeV közé esik, amiből sebességére 10 000-20 000 km/s közötti érték adódik.

A tórium 227-es tömegszámú izotópjaα-bomlássalrádiummá alakul. Egy α-részecskekibocsátásávaltömegszáma néggyel, rendszáma kettővel csökken és 223-as tömegszámú rádiumatommá alakul.

A bomlás reakcióegyenlete:

.

A bomlás közben 6,15 MeV energia szabadul fel. Ez az energia a szétlökődőα-részecske és rádiumatommozgási energiája. Mivel az α-bomlás nagy energiafelszabadulással jár, a keletkező rádiummag és α-részecske együttes tömege kisebb, mint a tóriummag eredeti tömege.