La particella alfa è un tipo di radiazione ionizzante. Con i suoi partner le particelle gamma e le particelle beta, le particelle alfa sono una delle forme di radiazione più diffuse. Ogni particella è essenzialmente un nucleo di elio, che consiste di due neutroni e due protoni, senza elettroni, che gli conferiscono una carica netta positiva. A causa della loro massa relativamente elevata, queste particelle sono la forma più distruttiva di radiazioni ionizzanti, ma il compromesso è che la loro penetrazione è bassa. Un pezzo di carta blocca le particelle alfa, mentre le particelle beta più leggere richiedono una barriera di alluminio.
Le particelle alfa sono emesse da varie sostanze radioattive. A differenza del decadimento beta, il decadimento alfa è mediato dalla forza forte. Secondo le leggi classiche di Newton, l’attrazione del nucleo dovrebbe essere troppo forte per permettere alle particelle alfa di lasciarlo in qualsiasi circostanza. Tuttavia, il tunneling quantistico lo consente comunque. Il tunneling quantico è il teletrasporto istantaneo della particella in un luogo esterno al nucleo.
Poiché le particelle alfa hanno una forza di penetrazione così bassa, vengono fermate dalla pelle umana, presentando un piccolo pericolo a meno che la fonte non venga ingerita. Questo è stato il triste destino dell’ex spia russa Alexander Litvinenko, ritenuta la prima persona a morire per avvelenamento acuto da radiazioni a seguito dell’ingestione dell’emettitore alfa di polonio. Altri emettitori alfa noti includono americio (trovato nei rilevatori di fumo), radio, gas radon e uranio. Quando accoppiati con alcune altre sostanze radioattive, gli emettitori alfa possono agitare gli emettitori di neutroni per rilasciare i neutroni. L’emissione di neutroni è una parte fondamentale della progettazione di reattori nucleari e armi nucleari.
Nelle indagini sugli effetti del fumo sulla salute, è stato scoperto che le foglie di tabacco contengono piccole quantità di polonio, che emette particelle alfa. Si teorizza che questo potrebbe essere parzialmente responsabile del cancro ai polmoni tra i fumatori. Nell’evoluzione, gli emettitori alfa svolgono un ruolo fondamentale: la loro probabilità di causare una mutazione cromosomica è oltre 100 volte maggiore rispetto ad altri tipi di radiazioni. Il più delle volte, questo produce mutanti meno adatti, ma se combinato con la selezione nel corso di migliaia o milioni di anni si traduce in progetti biologici adattivi.