α衰變穿隧

α衰變是一種放射性，其中一個重原子核拋出一團由兩個質子與兩個中子組成的東西——一個α粒子，也就是氦的原子核。令早期物理學家困惑不解的謎題是：α粒子竟能逃脫，儘管它遠遠沒有足夠的能量去翻越環繞原子核那堵強大的斥力之牆。按經典物理的規則，它本應被永遠困住。

一九二八年，喬治·伽莫夫，以及獨立地，羅納德·格尼與愛德華·康登，用量子穿隧解開了這道謎。α粒子被當作一道在核內來回撞擊的波，它無須翻越位障；每一次嘗試，它都有一個小小的概率徑直穿隧過去。由於粒子每秒撞擊那堵牆數十億乃至更多次，即便每次嘗試的機會微乎其微，終究也會累積成一次逃脫。

這是量子力學應用於原子核最早的輝煌成就之一，它解釋了一個引人注目的事實：放出α粒子的同位素，半衰期從微秒一直跨到數十億年。正因穿隧概率如此陡峭地依賴於位障，α粒子能量上極小的變化，便轉化為原子核存活時長上極其巨大的變化。伽莫夫的理論，把這片浩瀚的壽命跨度，繫於一個單一而優雅的量子機制之上。