α粒子

有些科学作家会把「双游离氦原子核（He2+
）」和「α粒子」当作相同的术语，但这个命名法并非定义良好。和β、γ粒子/射线一样，粒子的名字都隐含了它的制造过程及所含能量，但这些都没有被严格地应用。[3] 因此，当所指的是恒星的核融合反应（例如3氦过程），甚至是宇宙射线的一部分时，"α粒子"可以适当地作为术语使用，比α衰变所产生的还要高能的α是一种不常发生的核分裂-三元分裂的常见产物。然而，由粒子加速器（回旋加速器、同步加速器等）所制造的氦原子核比较不能够被称为「α粒子」。

部分放射性核素的主要放出的α粒子能量对原子序作图。[4]注意到每个核种都有明显的α光谱.

α衰变放出的α粒子的能量有少部分和放射过程的半衰期有关，盖格-纳托法则表明半衰期时间在位数上的差异对能量的影响小于50%。

放出的α粒子所拥有的能量不同，虽然较大的原子核会放出较高能量的α粒子，但大部分α粒子的能量会介于3~7 MeV （兆电子伏特），其上下限对应到放射半衰期极短和极长的核素放出的α粒子。能量与波长的关系使其可以用α光谱测定法识别特定核种。

拥有5 MeV 动能的典型α粒子其速度为15,000 km/s，相当于光速的5%。对单一粒子来说这个能量相当高，但高质量代表它比起其他辐射（例如β粒子、中子辐射）来说速度较小[注 1]

因为它的带电及质量，α粒子可以轻易地被材料吸收，它也只能在空气中移动数公分，它可以被卫生纸或人类的皮肤吸收，通常可以穿透皮肤40微米，相当于数个细胞的深度。

由于α粒子的吸收范围短且无法穿透皮肤表层，除非直接摄入或吸入会放射α粒子的物质，不然α粒子一般来说不会对生命造成危害。[5]因为其高质量及强吸收，若放出α粒子的放射性同位素进入人体（吞入、摄入或注射，1950年前二氧化钍悬浮液曾被当作X光的显影剂使用），它是游离辐射中游离性最强、最具破坏性的，剂量过大可能引起任何种类的辐射中毒。估计同剂量α粒子对染色体的影响比β、γ辐射高出10到1000倍，平均为20倍。一项与体内暴露在钚和铀的α辐射的欧洲核工人有关的研究发现当相对生物效应为20时，其致癌率（以肺癌为例）与外部暴露在γ辐射一样，也就是说，摄入一单位的α粒子，其危险性与暴露在20单位的γ辐射一样。[6]强α放射物钋-210（1 mg的²¹⁰Po每秒放出的α粒子与4.215 g的²²⁶Ra相同）被怀疑与肺癌和膀胱癌有关（烟草的成分之一）。[7]钋-210曾被用来杀死俄罗斯反政府人士，2006年被用于毒害前俄罗斯联邦调查局中校亚历山大·瓦尔杰洛维奇·利特维年科。[8]

α粒子放射性同位素被吞入时，它的危险度会远胜于预计的半衰期与衰变速率，因为其高相对生物效应会对生物造成伤害。比起同等活性的β或γ放射性同位素，α粒子的危险性在平均上高出20倍，若摄入α放射物则会提高到1000倍。[9]

α辐射包含了氦-4原子核，可以被一张纸挡住。β辐射（电子）可以被铝板阻挡。γ辐射最后才被吸收，高密度的铅是用来吸收γ辐射的良好材料

一个α粒子因磁场而偏转

散射在金属板上的α粒子

在1899年，物理学家拉赛福（在加拿大蒙特娄的麦基尔大学工作）与维拉尔（在巴黎工作）以穿透性与在磁场中的偏折把辐射分类成三种，拉赛福命名为α、β与γ。[10]拉赛福将α定义为那些对一般物体穿透力最低的辐射。

拉赛福的工作也包含了测量α粒子的质荷比，让他有了α粒子是+2价氦离子的猜想（之后发现是氦原子核）。[11]1907年，拉赛福和托马斯终于证明α粒子确实是氦离子。[12]他们让α粒子粒子穿过一个真空管的玻璃薄壁，之后管中捕捉到大量的氦离子，他们让管中产生电火花，之后由光谱得知是氦离子，并证实α粒子就是氦离子。

因为α粒子能自然产生，又带有能够参与核反应的高能量，因此对α粒子的研究可以带来早期的核物理学知识。拉赛福用溴化镭放出的α粒子推断汤木生的梅子布丁模型在根本上有瑕疵。在拉赛福的学生盖革和马士登进行的α粒子金箔散射实验中，一束α粒子被制造并射向金箔（几百个原子薄）。以硫化锌硫化锌当作光屏，α粒子撞上时会产生光线，拉赛福认为若原子的梅子布丁模型是正确的，则均匀分布的正电荷应只会让带正电的α粒子轻微偏转。

实验发现有些α粒子偏折的幅度比预期的大（在拉赛福的建议下进行确认），有些甚至几乎反弹回来，拉赛福认为若梅子布丁模型是正确的，则被反弹的粒子就像是15吋的砲弹射向卫生纸，但砲弹却被弹开一样。只有当原子的正电荷集中在中心时，才能将α粒子弹开，也就是原子核。

在这之前，没有人知道α粒子自己就是原子核，也不知道质子和中子。这次实验后，汤木生的的梅子布丁模型被遗弃，之后出现了波耳模型以及现代的波动力学模型。

放射性衰变放出的α粒子的能量释放曲线（布拉格曲线）

物理学家沃尔夫哈特在专用的火花室观测的单一α粒子的轨迹

在1917年，拉赛福意外地用α粒子进行了核转换。1901年之后一个元素转换成另一个元素被认为是自然的放射性衰变，但当拉赛福将α衰变产生的α粒子射入空气时，产生了新的辐射，后来被确认是氢离子（拉赛福命名为质子）。之后的实验发现质子是由空气中的氮气产生，而这个反应被推定是氮转变成氧的核转换。

¹⁴N + α → ¹⁷O + p 

这是第一个被发现的核反应。

在右边的布拉格曲线中，可看见α粒子在末段失去较多能量。[13]

2011年，STAR的成员在美国能源部的布鲁克黑文国家实验室中，利用相对论性重离子对撞机发现了氦原子核的反物质，也被称作反α。[14]该实验将金离子以接近光速对撞以产生反粒子。[15]

• 游离烟雾探测器里面会有少量的α放射物镅-241。α粒子会游离空气让电流通过。火焰引起的烟雾粒子会使电流降低，进而使警报响起。此同位素无论是吸入或摄入都非常危险，但只要保持密封就可以最小化伤害。许多美国直辖市已经计划收集并回收老旧的烟雾探测器以避免它们进入一般的垃圾处理管道。

• α衰变可安全地提供太空探测器和心律调节器中使用的放射性同位素热电机所需的能量。α衰变比起其他衰变更容易被阻挡。钚-238，α粒子的来源之一，只需要2.5毫米的铅就能阻隔具危险性的辐射放出。

• 防静电设备通常会使用钋-210，α粒子放射物，游离空气让「静电吸附力」更快消散。

• 科学家正尝试利用α放射性同位素的破坏性，以少量同位素破坏肿瘤。

1978年，Intel的DRAM（动态随机访问内存）芯片的"软性错误"被发现与α粒子有关。之后借由严格控制半导体材料中放射性元素的包装解决了这项错误。[18]

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• 氦核，氦-3而不是氦-4的原子核
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• 拉塞福散射

• Tipler, Paul; Llewellyn, Ralph. 4th. W. H. Freeman. 2002. ISBN 978-0-7167-4345-3.