radioaktiv prosess der en atomkjerne sender ut et elektron eller et positron (beta-partikler, beta-stråler), slik at kjernens atomnummer endres med en enhet, mens nukleontallet er uforandret. Prosessen forklares ved at et nøytron i kjernen spaltes til et proton og et elektron, eller at et proton spaltes til et nøytron og et positron. Den siste prosessen kan imidlertid ikke skje for et fritt proton fordi protonet er litt lettere enn nøytronet. Men et proton inni en kjerne kan spaltes på denne måten fordi det kan få overført energi fra andre nukleoner i kjernen.
Denne forklaringen er ikke fullstendig. Det har vist seg at det utkommende elektronet (positronet) har et spekter av energier. Det bryter med energibevaring. I 1930 foreslo W. Pauli at det sammen med elektronet (eller positronet) også blir sendt ut en nøytral partikkel, kalt nøytrino med spinn ½. Dermed kan bevaringssatsene for energi og spinn tilfredstilles. E. Fermi viste ut i fra denne hypotesen at den beregnede energifordelingen stemte med den observerte.
Beta-henfall kan også beskrives på kvarknivå, ved at en d-kvark omdannes til en u-kvark, et elektron og et nøytrino (nærmere bestemt et anti-elektronøytrino), eller at en u-kvark omdannes til en d-kvark, et positron og et (elektro-)nøytrino. Man kan også observere den motsatte prosessen av beta-henfall, nemlig beta-innfanging, der et elektron fanges inn av kjernen og at det sendes ut et nøytrino. Beta-henfall og beta-innfanging foregår via svak vekselvirkning. Man har funnet at i beta-henfall (og -innfanging) er speilingssymmetri (paritetssymmetri) og ladningssymmetri brutt (til forskjell fra sterk og elektromagnetisk vekselvirkning).