Плавное снижение интенсивности сигнала со временем, характерное для многих диссипативных квантовых процессов.Экспоненциальный спад описывает процесс, в котором величина уменьшается со скоростью, пропорциональной её текущему значению, что даёт характерную кривую, быстро падающую вначале и затем постепенно затухающую. В физике он встречается при радиоактивном распаде, затухании колебаний и потере когерентности в квантовых системах. Это понятие фундаментально, поскольку оно даёт простую математическую модель для многих диссипативных процессов, где «память» о начальном состоянии исчезает за характерное время.
Концепция была формализована в XVII веке, но её применение к радиоактивному распаду было установлено Эрнестом Резерфордом и Фредериком Содди в 1902 году, которые показали, что скорость распада пропорциональна числу присутствующих атомов.
Математически экспоненциальный спад описывается уравнением N(t) = N₀ e^(-t/τ), где τ — постоянная времени. Ключевое свойство состоит в том, что величина уменьшается на одну и ту же долю за каждый равный интервал времени — например, половина оставшегося количества распадается за каждый период полураспада. Это происходит, когда скорость распада прямо пропорциональна количеству вещества, что наблюдается во многих физических системах, где каждая частица или возбуждение распадается независимо с постоянной вероятностью в единицу времени.
Экспоненциальный спад используется в радиоуглеродном датировании, при моделировании разряда конденсаторов в электронике и в медицинской визуализации, где радиоактивные индикаторы распадаются экспоненциально, создавая сигналы.
В квантовой механике экспоненциальный спад не является строго универсальным — некоторые системы могут демонстрировать отклонения, такие как «квантовый эффект Зенона», когда частые измерения могут замедлить или даже остановить распад.
