احتمال أن يتحول جسيم إلى جسيمات أخرى خلال فترة زمنية معينة.احتمال الاضمحلال هو احتمال أن يخضع جسيم غير مستقر أو حالة كمومية لعملية اضمحلال محددة خلال فترة زمنية معينة. في ميكانيكا الكم، يكون الاضمحلال احتماليًا بطبيعته: فالذرة المثارة، أو النواة المشعة، أو الجسيم الأولي غير المستقر ليس له 'عمر' محدد بل لديه احتمال للاضمحلال في وحدة الزمن. هذا الاحتمال تحكمه معدل الانتقال، الذي يُحسب غالبًا باستخدام قاعدة فيرمي الذهبية، والتي تعتمد على قوة التفاعل المسبب للاضمحلال وكثافة الحالات النهائية المتاحة. هذا المفهوم أساسي في فيزياء النواة، وفيزياء الجسيمات، والبصريات الكمومية، حيث يفسر ظواهر من النشاط الإشعاعي إلى الانبعاث التلقائي.
تأسست الطبيعة الاحتمالية للاضمحلال في أوائل القرن العشرين مع أعمال رذرفورد وسودي حول الاضمحلال الإشعاعي (1902)، حيث وجدا تجريبيًا القانون الأسي. التفسير الميكانيكي الكمومي طوره ديراك (1927) ثم صاغه فيرمي (1950) في قاعدته الذهبية، والتي تظل الأداة القياسية لحساب معدلات الاضمحلال.
بالنسبة لنظام في حالة ابتدائية |i⟩، فإن احتمال الاضمحلال إلى حالة نهائية |f⟩ في وحدة الزمن يُعطى بمعدل الانتقال Γ = (2π/ℏ) |⟨f|H'|i⟩|² ρ(E_f)، حيث H' هو التفاعل المزعزع وρ(E_f) هي كثافة الحالات النهائية. الاحتمال الكلي للاضمحلال على مدى الزمن t هو P(t) = 1 − exp(−Γt)، بافتراض ثبات Γ. هذا السلوك الأسي ينشأ عندما يكون الاضمحلال ماركوفيًا—أي أن النظام لا يتذكر ماضيه. يُقاس احتمال الاضمحلال بتحضير العديد من الجسيمات المتطابقة وعدّ كم منها يضمحل في فترات زمنية متتالية، مما يعطي منحنى الاضمحلال الأسي المميز.
يُستخدم احتمال الاضمحلال في تأريخ الكربون المشع، وتصميم المفاعلات النووية، وتجارب فيزياء الجسيمات (مثل قياس قنوات اضمحلال بوزون هيغز)، وفي الحوسبة الكمومية للتنبؤ بأزمنة استرخاء الكيوبت وتحسين تصحيح الأخطاء.
احتمال اضمحلال جسيم واحد ثابت في وحدة الزمن، لكن إذا راقبته باستمرار، فإن تأثير زينو الكمومي يمكن أن يثبط الاضمحلال—فالقياسات المتكررة يمكن أن تجمد الجسيم في حالته الابتدائية.
