Záření α je proudem jader hélia. Jádro atomu opouští rychlostí přibližně 20 000 km/s. Některé látky, např. vzduch, pohlcují záření α, takže toto záření neproniká do větších vzdáleností. Vysláním záření α se změní prvek na prvek s protonovým číslem o dvě nižším, tedy z jádra ubudou dva protony a dva neutrony. Toto záření mohou vysílat jen prvky s nukleonovým číslem větším než 200. Vyskytuje se v přírodním radonu, radioaktivním spadu apod. Přeměnu α můžeme chemickou rovnicí zapsat jako
Příkladem rozpadu α je rozpad radionuklidu 238U, který se rozpadá na thorium podle vzorce
Poločas jeho rozpadu je 4,47・109 roků. Při rozpadu se uvolní energie 4,25 MeV. Co ovlivňuje poločas rozpadu? Proč se jádro nerozpadne hned? Předpokládejme, že α častice se vytvoří uvnitř jádra již před tím, než z jádra unikne.
Přibližný průběh potenciální energie soustavy α častice a zbytkového jádra thoria v závislosti na jejich vzdálenosti.
Zdroj: commons.wikimedia.org. Public domain.
Na předchozím obrázku je znázorněn přibližný průběh potenciální energie soustavy α častice a zbytkového jádra thoria v závislosti na jejich vzdálenosti. Tento průběh je dán součtem potenciálové jámy dané (přitažlivou) silnou jadernou silou působící uvnitř jádra a Coulombova potenciálu odpudivé elektrické síly, která působí mezi dvěma částicemi před rozpadem i po něm. Vodorovná černá přimka označena Q = 4,25 MeV ukazuje energii rozpadu. Jestliže předpokládáme, že tato energie představuje celkovou energii α častice při rozpadu, potom část křivky Ep(r) nad touto přímkou představuje potenciálovou bariéru. Přes tuto bariéru nelze přelézt. Kdyby se α častice vyskytla v oblasti bariéry, byla by její potenciální energie větší než celková energie. To by znamenalo, že jeji kineticka energie (která je rovna rozdílu celkové a potenciální) by byla záporná.
Jádro je obklopeno výraznou potenciálovou bariérou, která zaujímá (uvažováno ve třech rozměrech) objem mezi dvěma kulovými slupkami (o poloměrech 8 fm a 60 fm). Rozpad α je tedy ve skutečnosti výsledkem tunelování potenciálovou barierou. Poněvadž poločas rozpadu 238U je velmi dlouhý, nemůže být potenciálová bariéra přiliš „prostupná“. Částice α, která poskakuje sem a tam uvnitř jádra, musí narazit na vnitřní stěnu bariéry zhruba 1038krát, než se jí podaří uniknout tunelováním. Toto číslo odpovídá 1021 nárazům za sekundu po dobu 4・109 let.
Jako druhý příklad si vysvětleme α rozpad jiného izotopu uranu 228U, který má energii reakce 6,81 MeV, zhruba o 60 % vyšší než 238U. Závislost koeficientu průchodu potencialovou barierou na celkové energii pronikající částice je značná. Očekáváme tedy, že α rozpad bude mnohem snadnější pro tento nuklid než pro 238U. Skutečně tomu tak je, poločas rozpadu je pouhých 9,1 minut.
