חלקיק אלפא, חלקיק טעון חיובי, זהה לגרעין האטום הליום -4, הנפלט באופן ספונטני על ידי כמה חומרים רדיואקטיביים, המורכב משני פרוטונים ושני נויטרונים הקשורים זה לזה, ובכך יש מסה של ארבע יחידות ומטען חיובי של שניים. גילה ושמו (1899) על ידי ארנסט רות'רפורד, חלקיקי אלפא שימשו אותו ועמיתים לעבודה בניסויים לחקור את מבנה האטומים בנייר מתכת דקיקים. עבודה זו הביאה לתפיסה הראשונה של האטום כמערכת פלנטרית זעירה עם חלקיקים טעונים שלילית (אלקטרונים) המסתובבים סביב גרעין טעון חיובי (1909–11). מאוחר יותר הפציץ פטריק בלאקט חנקן עם חלקיקי אלפא, שינה אותו לחמצן, בהעברה הגרעינית הראשונה שהופקה באופן מלאכותי (1925). כיום מיוצרים חלקיקי אלפא לשימוש כקליע במחקר גרעיני על ידי יינון - כלומר על ידי הפשטת שני האלקטרונים מאטומי הליום - ואז מאיצים את החלקיק הטעון חיובי לאנרגיות גבוהות.
