ক্লাসিক্যাল পদার্থবিজ্ঞানের দৃষ্টিকোণ থেকে, আলফা কণার নিউক্লিয়াস থেকে নির্গত হওয়া প্রায় অসম্ভব। নিউক্লিয়াসের ভেতরে আলফা কণা একটি শক্তিশালী বিভব খাদে (potential well) আবদ্ধ থাকে, যা শক্তিশালী নিউক্লিয় বল দ্বারা তৈরি হয়। এই খাদের বাইরে রয়েছে একটি বিশাল কুলম্ব বিকর্ষণমূলক বিভব প্রাচীর (Coulomb barrier)। সাধারণত, নির্গত আলফা কণার গতিশক্তি এই প্রাচীরের উচ্চতার চেয়ে অনেক কম থাকে। ক্লাসিক্যাল মেকানিক্স অনুযায়ী, এই প্রাচীর ভেদ করার জন্য কণার পর্যাপ্ত শক্তি নেই, তাই এটি চিরকাল নিউক্লিয়াসের ভেতরেই আবদ্ধ থাকার কথা।

কিন্তু বাস্তবতা হলো আলফা ক্ষয় নিয়মিত ঘটে। এই আপাত विरोधाभासটির সমাধান আসে কোয়ান্টাম মেকানিক্স থেকে। কোয়ান্টাম জগতে, কণাগুলোকে তরঙ্গ হিসেবেও বিবেচনা করা হয় এবং তাদের অবস্থান একটি তরঙ্গ ফাংশন (wave function), ψ, দ্বারা বর্ণনা করা হয়। স্ক্রডিঞ্জারের সমীকরণ অনুযায়ী, বিভব প্রাচীরের উচ্চতা কণার শক্তির চেয়ে বেশি হলেও, প্রাচীরের ভেতরে এবং বাইরে তরঙ্গ ফাংশনের মান অশূন্য (non-zero) হওয়ার সম্ভাবনা থাকে। এই ঘটনাটিই কোয়ান্টাম টানেলিং নামে পরিচিত। আলফা কণা আক্ষরিক অর্থে প্রাচীর 'টপকে' যায় না, বরং এর মধ্য দিয়ে 'সুরুঙ্গ' তৈরি করে বেরিয়ে আসে।

আলফা ক্ষয়ের হার নির্ণয় করার জন্য আমাদের দুটি বিষয় জানতে হবে: নিউক্লিয়াসের ভেতরে আলফা কণা কত সময় পর পর বিভব প্রাচীরে আঘাত করে (frequency of collision, ν) এবং প্রতি আঘাতে প্রাচীর ভেদ করার সম্ভাবনা (transmission probability, P) কত। ক্ষয় ধ্রুবক (decay constant), λ, এই দুটি রাশির গুণফলের সমান: $λ = νP$।

এখানে মূল চ্যালেঞ্জ হলো P-এর মান নির্ণয় করা। WKB (Wentzel-Kramers-Brillouin) приближение ব্যবহার করে এই সম্ভাবনা গণনা করা হয়। এটি বলে যে প্রাচীর ভেদ করার সম্ভাবনা ব্যারিয়ারের 'মোটা' এবং 'উঁচু' অংশের সাথে দ্রুতগতিতে (exponentially) হ্রাস পায়। এই সম্ভাবনা একটি ফ্যাক্টর $e^{-2G}$ দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয়, যেখানে G হলো গ্যামো ফ্যাক্টর।

এই ইন্টিগ্রালটি সমাধান করলে গ্যামো ফ্যাক্টরের একটি সরলীকৃত রূপ পাওয়া যায়:

গ্যামোর তত্ত্ব শুধুমাত্র আলফা ক্ষয়কে ধারণাগতভাবে ব্যাখ্যাই করে না, এটি অভিজ্ঞতামূলক গাইগার-নাটাল সূত্র (Geiger-Nuttall Law)-কেও প্রতিষ্ঠা করে। এই সূত্রটি ১৯১১ সালে আবিষ্কৃত হয় এবং এটি আলফা ক্ষয়ের অর্ধ-জীবন ($T_{1/2}$) এবং নির্গত কণার শক্তির (E) মধ্যে একটি সম্পর্ক স্থাপন করে।

আমরা জানি যে অর্ধ-জীবন ক্ষয় ধ্রুবকের সাথে ব্যস্তানুপাতিক: $T_{1/2} = \frac{\ln 2}{\lambda} = \frac{\ln 2}{\nu P}$। যেহেতু $P \approx e^{-2G}$, আমরা লিখতে পারি:

যেহেতু $R_c = \frac{2(Z-2)e^2}{4\pi\epsilon_0 E}$, তাই $R_c \gg R$ হলে গ্যামো ফ্যাক্টরকে লেখা যায় $G \approx k_1 \frac{Z-2}{\sqrt{E}}$ যেখানে $k_1$ একটি ধ্রুবক। এটি উপরের সমীকরণে বসালে আমরা গাইগার-নাটাল সূত্রের লগারিদমিক রূপটি পাই:

গ্যামোর তত্ত্ব নিউক্লিয়ার পদার্থবিজ্ঞানে একটি মাইলফলক। এটি দেখিয়েছে যে নিউক্লিয়াসের ঘটনাগুলো বোঝার জন্য কোয়ান্টাম মেকানিক্স অপরিহার্য এবং প্রকৃতির আপাতদৃষ্টিতে অসম্ভব ঘটনাগুলোর পেছনেও গভীর গাণিতিক নিয়ম কাজ করে।