How big is 氦原子核?

氦原子核是氦原子的中心，由兩個質子和兩個中子組成。它的直徑大約是3.4飛米，這個數值是其電荷半徑（電荷分布的平均半徑）的兩倍。一飛米是一百萬分之一的十億分之一公尺（10⁻¹⁵公尺）。氦原子核也稱為阿爾法粒子。

大小

原子核沒有堅硬的邊界，因此其大小是以電荷半徑來表示。就氦原子核而言，美國國家標準暨技術研究院（NIST）建議的數值是1.6785飛米，換算下來，直徑是3.36飛米。

目前最精確的測量方式，是用一個緲子取代原本繞著氦原子核運行的兩個電子。緲子是一種性質類似電子、但質量大約重200倍的粒子。瑞士保羅謝勒研究所的一個團隊於2021年報告的測量結果是1.67824飛米，與先前以電子撞擊氦原子核所得的實驗結果相符，精確度則是先前的4.8倍。

氦原子核異常緊密，甚至比氘核還要小。氘是一種較重的氫，其原子核只由一個質子和一個中子組成。

大小比較

氦原子核的寬度大約是單一質子的兩倍，質子的直徑大約是1.7飛米；氦原子核的質量則大約是質子的四倍。
鈾原子核所含的質子與中子數目，大約是氦原子核的60倍，但寬度只有氦原子核的大約3.5倍。
如果把氦原子核放大到籃球的大小，以同樣比例放大的氫原子，直徑會變成大約7.6公里。
把大約300億個氦原子核並排排列，就能達到人類頭髮的寬度，大約0.1公釐。

阿爾法粒子

許多重放射性原子，包括自然界中三種鈾同位素，會藉由放出一個氦原子核而衰變，這種過程稱為阿爾法衰變。氦氣太輕，地球的重力無法在數十億年的時間裡把它留在大氣層中。空氣中的氦幾乎全部來自地球固體內部的阿爾法衰變。

阿爾法粒子是核物理學最早使用的工具之一。1919年，歐尼斯特．拉塞福以阿爾法粒子撞擊氮，把質子從氮原子核中撞了出來。1930年，阿爾法粒子撞擊金屬鈹，引發了一種穿透力極強的輻射，詹姆斯．查兌克於1932年證實這種輻射是由中子組成。

以太陽為名

氦最早是在太陽上被發現的，之後才在地球上找到。1868年，法國天文學家皮耶．冉森（Pierre Janssen）在一次日食中，從太陽發出的光裡偵測到氦。英格蘭天文學家約瑟夫．諾曼．洛克耶（Joseph Norman Lockyer）也獨立發現了氦，並以希臘文中代表太陽的字「helios」為它命名。1895年，蘇格蘭化學家威廉．拉姆齊（William Ramsay）在地球上一種稱為「cleveite」的鈾礦物中發現了氦。