아원자 입자(subatomic particles)는 일상의 물체들처럼 행동하지 않는다. 우리는 입자가 무엇을 할지는 말할 수 없고, 무엇을 할 수 있는지만을 말할 수 있다. 입자들은 우리가 매일 보는 물체처럼 주변을 돌아다니며 운동량을 가진다. 그러나 입자는 또한 파동적인 특성도 가지고 있다. 입자에 대한 이론의 수학적 기초인 양자 역학은 확률적으로 입자의 행동을 설명한다.

입자들은 파동의 성질을 가지기 때문에 그들의 위치와 운동량을 동시에 아는 것은 불가능하다. 입자를 점과 같은 구로 생각하는 것은 쉽지만(우리도 지금까지 이러한 그림을 보여주었다) 이는 잘못된 개념인데, 왜냐하면 입자를 발견할 수 있는 흐릿한 영역으로 상상하는 것이 더 적절하기 때문이다.

양성자와 중성자는 핵 안에서 주변을 움직인다. 양성자2개와 중성자 2개의 덩어리가 어느 순간에 실제로 핵 바깥을 나갈 수 있는 매우 작은 확률이 존재한다. 작은 핵보다 큰 핵에서 이러한 일이 일어날 확률이 크다.

그 때 알파 입자는 알파 입자를 핵 내부로 끌어당기는 나머지의(residual) 강력으로부터 자유로워진다. 그리고 당기다가 갑자기 놓은 스프링처럼 대전된 알파 입자는 핵으로부터 멀리 날아가 버릴 것이다.

“일어날 수 있다면, 일어날 것이다”라는 이러한 생각은 양자 역학에서 근본적이다. 어떤 원자들에 대해서, 핵이 아주 짧은 순간동안 산산조각 날 수 있는 상태에 있을 확률이 있기 때문에, 방사성 붕괴를 할 특정 확률이 존재한다. 당신은 어떤 특수한 원자가 언제 붕괴할지 알 수 없지만 , 특정한 시간내에 붕괴할 확률을 결정 할 수 있다.