Cząsteczka alfa składa się z dwóch protonów i dwóch neutronów. Cząstka alfa jest powszechna w dziedzinie fizyki jądrowej, ponieważ jest jedną z trzech cząstek emitowanych podczas rozpadu promieniotwórczego. Trzy cząstki emitowane podczas rozpadu promieniotwórczego to alfa, beta i gamma.
Cząsteczki alfa stały się dobrze znane dzięki użyciu przez Ernesta Rutherforda cząsteczek alfa jako pocisków z złotą folią służących jako cel. Ten eksperyment doprowadził do odkrycia struktury atomu. Rutherford wywnioskował, że atomy mają gęste, dodatnio naładowane rdzenie z orbitującymi jaśniejszymi, naładowanymi ujemnie elektronami. Większość cząstek alfa przechodzi z łatwością przez złotą folię. Jednak w rzadkich przypadkach cząstki zderzały się z jądrem lub zbliżały się do niego i były odchylane pod szerokim kątem. Doprowadziło to do wniosku Rutherforda, że jądro atomu zawierało maleńkie i wyjątkowo gęste jądro.
