这篇文章是关于电离辐射如何由放射性衰变中产生出来，如果你想知道有关电离辐射的介绍，请参考香港天文台有关网页。

α衰变是一些较重（即拥有较大原子数）的原子核透过放射一个α粒子，变成较轻（即拥有较小原子数）原子核的分裂过程。被放射出来的α粒子（或α辐射）是一 个拥有两个中子和两个质子的氦-4原子核。在地球大气中的氦几乎全部都是由一些较重的放射性核素如铀-238和钍-234，在α衰变中放射出来的副产物。 原子核中有两种自然力和α衰变有关。 第一种力是α粒子内的质子和原子核内其余的质子之间的电磁排斥力，它是使原子核变得不稳定的原因。第二种力是将核子（包括质子和中子）限制在细小核心的 『强』吸引力¹。这两种力之间的平衡构成了一个井形的核子屏障，禁止α粒子离开原子核，就像一道牢不可破 的坚固墙壁（见下图）。

在一般情形下，一个α粒子是没有足够的能量越过核屏障的。但是难题就来了如果α粒子不能越过屏障，为何它能够在α衰变中从原子核中逃脱出来呢？这个问题 是由理论物理学家乔治‧伽莫夫（George Gamow）在1929年利用量子理论解决的，答案就是α粒子能够穿越墙壁！原来在微观世界中，粒子是能够穿透屏障的。这个奇异的现象称为量子穿隧效应 ²，它发生的机会率虽然极小，但却不等如零！由于原子核内的α粒子不断以高频率撞击核屏 障，它最终都能够逃离原子核。虽然穿隧的机会率很小，但是我们并不 需要等待很长的时间，才能观测到一次放射性衰变。这是因为在小量的放射性物质内，已经有数量庞大的放射性核素。举例来说，每毫克的铀-238物质内包含了 大约2.5x10¹⁸个原子核，所以平均每秒钟便有4亿个原子核发生分裂！

注：
[1] 这里的『强』吸引力所指的是强核力，是自然界四种基础力之中最强的。在原子核中 它比电磁力强60倍，但是它的有效范围也短很多。
[2] 量子穿隧效应跟粒子的波动性质有关。根据量子力学，在任何区域内找到某个粒子的机会率，是与这个粒子的波幅的平 方在这个区域内的积分成正比。由于原子核内 的α粒子的量子波延伸到屏障外的区域，所以在外面找到它的机会率并不等于零。