束縛態與位障
穿隧機率
穿隧機率,是指一個撞上位障、按經典圖景無法跨越的粒子,仍被發現於另一側的機會。它是一個介於零與一之間的數,對於一道可觀位障上的單次嘗試,這個數通常非常小。由於粒子要麼穿隧、要麼不穿隧,這個機率最好被理解為:在極多次嘗試中成功的那一部分。
它最重要的特徵,是它隨位障尺寸而急劇縮小的方式。這個機率隨位障的寬度、以及隨「位障高度超出粒子能量之差」的平方根,按指數衰減。這意味著把寬度加倍並不會使機會減半——它可以把機會削減上千倍。僅僅厚上幾個原子的位障,就能把一股穩定的穿隧粒子流變成幾乎為零。
正是這種殘酷的敏感,使穿隧成為如此有用的探針,也使它在自然中如此重要。掃描隧道顯微鏡從穿隧電流讀出銳利探針與表面之間的間距,之所以能分辨出單個原子,正因為這電流隨距離劇烈變化。在放射性衰變中,同樣的陡峭性解釋了為何半衰期可以從幾分之一秒跨到數十億年:位障形狀上微小的差異,會產生天差地別的逃逸速率。
T ≈ e^(−2κL), κ = √(2m(V₀−E))/ħ ⇒ double L, slash T enormously
穿越的機會隨位障寬度指數式下降,因此寬度的微小變化關係重大。
每次嘗試很小的穿隧機率,在足夠多的嘗試之下便會變成幾乎必然。一個每秒撞擊位障數十億次的被困粒子終將逃脫,緩慢卻又不可避免的過程——如放射性衰變——正是這樣產生的。
又稱
另見