粒子衰變中的隧穿（tunneling in decays）

把一個球朝小山滾去。如果它沒有足夠的能量到達山頂，就會滾回來——它到不了另一邊，故事到此為止。一個面對這種勢壘的量子粒子卻表現不同。因為它由波描述，即便粒子缺乏翻過山頂的能量，那列波的一小部分也能滲漏到另一側。有時粒子乾脆出現在另一邊，彷彿徑直鑿了一條隧道穿過去。這就是量子隧穿。

隧穿源於物質的波動本性。粒子的波函數在勢壘處並不戛然而止；它在禁區內平滑地衰減，而若勢壘足夠薄或足夠低，便會以一個微小但非零的幅在另一側冒出來。把這個倖存的幅平方，就給出穿過去的機率。這種依賴極為劇烈：勢壘越寬或越高，機會下降得越凶猛，因此隧穿率可以橫跨極大的範圍。這正是為什麼有些過程在零點幾秒內發生，另一些卻要花數十億年——勢壘的微小變化會轉化為速率的巨大變化。

在粒子物理與核物理中，隧穿無處不在。阿爾法衰變是經典案例：阿爾法粒子被一道它沒有能量翻越的勢壘困在原子核內，卻偶爾隧穿出來，而隧穿機率對能量的陡峭依賴，解釋了為什麼核的半衰期可以從微秒橫跨到數十億年。同樣的機制讓原子核在太陽中得以聚變，儘管它們彼此電排斥，它也支配著許多不穩定粒子與核躍遷的速率。隧穿還是掃描隧道顯微鏡等器件的工作原理。核心思想是：在量子世界裡，經典禁止並不意味不可能，只意味不大可能。