Время жизни

ВРЕМЯ ЖИЗНИ нестабильного состояния квантовой системы, время, в течение которого вероятность обнаружить систему в исходном состоянии уменьшается в е раз (е = 2,71828... - основание натуральных логарифмов). Характеризует скорость перехода квантовой системы из данного во все другие состояния. Обычно понятие время жизни применяют для описания квазистационарных состояний системы, то есть состояний, которые распадаются относительно медленно (например, состояний электронов в изолированном проводнике, распадающихся под действием внешнего электрического поля, что приводит к вылету электронов из проводника - автоэлектронной эмиссии).

Наиболее характерно существование нестабильных состояний для атомов, молекул, атомных ядер и элементарных частиц. Возбуждённые состояния атомов и молекул нестабильны по отношению к электромагнитному взаимодействию.

Время жизни таких состояний (время жизни на возбуждённом уровне энергии) - важная характеристика, связанная с шириной уровней энергии. Время жизни t квазистационарного состояния системы атомное ядро + нейтрон составляет около 10^-17 с (при энергии нейтрона порядка 100 эВ). Сво­бодный нейтрон под влиянием слабого взаимодействия распадается с временем жизни около 14,8 минут. Самые короткоживущие элементарные частицы имеют время жизни порядка 10^-22-10^-24 с. В ядерной физике t свя­зано с периодом полураспада Т_1/2 и постоянной распада λ: t = T_1/2/ ln2 = 1/λ и изменяется в широких пределах.

Нестабильными являются также возбуждённые состояния частиц и квазичастиц в конденсированной среде или плазме. Их время жизни зависит от взаимодействия между собой, температуры, наличия примесей. Так, время жизни электронов и дырок в полупроводниках может изменяться в пределах от 10^-9 с до многих часов.

С. Л. Дударев.