双性β衰变是原子核的一种稀有衰变模式。这一过程中原子核中的一对中子转变为一对质子(或者相反的转变)，同时从原子核中释放出一对电子(或一对正电子)和一对反中微子(或者一对中微子)。除了这种既放电子又放中微子的双β衰变模式外，还可能存在另一只放电子而不放中微子的无中微子双β衰变模式。后一种模式中中微子只是作为"虚粒子"，被第一个核子放出后，随即被第二个核子所吸收不作为真实粒子出现。