粒子衰变中的隧穿（tunneling in decays）

把一个球朝小山滚去。如果它没有足够的能量到达山顶，就会滚回来——它到不了另一边，故事到此为止。一个面对这种势垒的量子粒子却表现不同。因为它由波描述，即便粒子缺乏翻过山顶的能量，那列波的一小部分也能渗漏到另一侧。有时粒子干脆出现在另一边，仿佛径直凿了一条隧道穿过去。这就是量子隧穿。

隧穿源于物质的波动本性。粒子的波函数在势垒处并不戛然而止；它在禁区内平滑地衰减，而若势垒足够薄或足够低，便会以一个微小但非零的幅在另一侧冒出来。把这个幸存的幅平方，就给出穿过去的概率。这种依赖极为剧烈：势垒越宽或越高，机会下降得越凶猛，因此隧穿率可以横跨极大的范围。这正是为什么有些过程在零点几秒内发生，另一些却要花数十亿年——势垒的微小变化会转化为速率的巨大变化。

在粒子物理与核物理中，隧穿无处不在。阿尔法衰变是经典案例：阿尔法粒子被一道它没有能量翻越的势垒困在原子核内，却偶尔隧穿出来，而隧穿概率对能量的陡峭依赖，解释了为什么核的半衰期可以从微秒横跨到数十亿年。同样的机制让原子核在太阳中得以聚变，尽管它们彼此电排斥，它也支配着许多不稳定粒子与核跃迁的速率。隧穿还是扫描隧道显微镜等器件的工作原理。核心思想是：在量子世界里，经典禁止并不意味不可能，只意味不大可能。