原子核自發地放射出α粒子的衰變。1896年A.-H.貝可勒爾發現放射性後，人們花瞭很大力量研究α衰變。E.盧瑟福和他的學生經過整整10年的努力，終於在1908年直接證明瞭α粒子就是氦原子核 24He。α衰變中放出的能量稱為α衰變能。衰變能可以通過衰變前後的原子核的靜止品質之差計算而得到。
αα衰變的性質 設衰變前的原子核（稱母核）為ZAX，這裡A為質量數，Z為原子序數，衰變後的剩餘核（稱子核）為
，則α衰變可表示為
，
α衰變能Qα可表示為
Qα＝(mx－my－mα)c2，
其中mx、my和mα分別是母核、子核和α 粒子的靜止質量，с是真空中的光速。
根據能量守恒和動量守恒，α衰變能Qα以α粒子的動能Eα和子核的反沖能EY的形式表現出來
Qα＝Eα＋Ey，
可見，對A≈200的原子核，α粒子的動能約占衰變能的98％，子核的反沖能約占衰變能的2％。實驗測得α粒子的動能因母核而異，一般在4～9兆電子伏之間。因而子核反沖能約為 100千電子伏量級。這個能量足以引起一些重要的反沖效應。
絕大多數的α放射體放出的α粒子的能量不止一組，而有強度不等的若幹組，這是由於α衰變不僅在母核基態至子核基態之間進行，而且可以在母核基態至子核激發態之間，少數情形可以在母核激發態至子核基態之間進行。
在天然核素中，隻有相當重的核（A140的核）才可能發生α衰變，而且主要發生於A209的重核。利用核子的平均結合能不難解釋這一現象（見原子核）。
不同的α放射性核素具有不同的半衰期，半衰期的長短同α粒子的能量有強烈的依賴關系。例如
U放射的α粒子能量是4.20兆電子伏，
84
212Po放射的α粒子能量是8.78兆電子伏，相差2.1倍，而
的半衰期是4.468×
10
9年，
84
212Po的是3.0×
10
-7秒，卻相差
10
24倍。這反映瞭α粒子能量的微小改變引起瞭半衰期的巨大變化。1911年，H.蓋革和J.M.努塔耳總結實驗結果，得出衰變常數λ和α粒子能量之間的經驗規律。這個規律可以表述為
lgλ＝A＋BlgEα，
衰變常數λ同半衰期T12的關系是:T½=ln2/λ，而B是常數(約86)，A對同一個天然放射系也是常數。
α衰變的產生機制 為什麼α粒子能從原子核中發射出來，為什麼α衰變具有一定半衰期，為什麼半衰期同α粒子能量有強烈的依賴關系，這些都是人們十分感興趣的問題。計算表明，α粒子和子核之間的庫侖勢壘一般高達20兆電子伏以上。如前所述，α粒子動能比庫侖勢壘高度低得多，按照經典力學，由於庫侖勢壘的阻擋，α粒子不能跑到核外，根本不可能發生α衰變。20世紀20年代發展起來的量子力學能成功地解釋 α衰變的產生機制。根據量子力學的隧道效應，α粒子有一定的幾率穿透勢壘跑出原子核。描述勢壘穿透幾率P的伽莫夫公式是
，
式中V(r)是α粒子和子核的相互作用勢，E是相對運動動能，μ是α粒子和子核的約化質量，R是α粒子與子核的半徑之和，Rc是V(r)=E時的r值。可見，α粒子的能量E越大，穿透勢壘的幾率就越大，衰變幾率就越大，從而半衰期就越短。由於能量因子出現在伽莫夫公式的指數冪上，因而它的微小變化將引起衰變常數的巨大變化。這就解釋瞭實驗上觀察到的α衰變半衰期隨α粒子能量變化而劇烈變化的規律。利用勢壘穿透來解釋 α衰變是用量子力學研究原子核的最早成就之一。
但是，α衰變常數的定量計算直到目前還沒有得到圓滿解決。尤其對於奇A核和奇奇核，實驗值可以比理論值小幾個數量級。這主要有賴於所謂 α形成因子的計算。研究表明:α粒子不大可能在α衰變前就存在於核內，而是在衰變過程中形成的。因此，在計算衰變常數時，必須乘上一個有關α粒子形成幾率的因子，通常稱它為α形成因子。顯然，α形成因子應該和原子核的結構有關。正因為如此，對α衰變的深入研究可進一步瞭解原子核內部結構的運動規律。
參考書目
盧希庭主編：《原子核物理》，原子能出版社，北京，1981。
P.Marmier and E.Sheldon，Physics of Nuclei and Particles， Academic Press， New York and London， 1969.