Сарай (единица) - Barn (unit)

Сарай
Система единицфизика элементарных частиц
Единицаплощадь
Символб
Названный в честьширокая сторона сарай
Конверсии
1 б в ...... равно ...
   Базовые единицы СИ   10−28 м2
   нестандартный   100 FM2
   натуральные единицы   2.56819×10−3 МэВ−2

А сарай (символ: б) это метрическая единица из площадь равно 10−28 м2 (100 FM2). Первоначально использовался в ядерная физика для выражения поперечное сечение зона ядра и ядерные реакции, сегодня он также используется во всех областях физика высоких энергий выразить сечения любых процесс рассеяния, и лучше всего понимается как мера вероятности взаимодействия между мелкими частицами. Сарай - это примерно площадь поперечного сечения уран ядро. Амбар также является единицей площади, используемой в ядерный квадрупольный резонанс и ядерный магнитный резонанс для количественной оценки взаимодействия ядра с градиент электрического поля. Хотя сарай никогда не был SI блок, Орган стандартизации SI признал его в 8-й брошюре SI (замененной в 2019 г.) в связи с его использованием в физика элементарных частиц.[1]

Этимология

В течение Манхэттенский проект исследования по Атомная бомба в течение Вторая Мировая Война, Американские физики на Университет Пердью потребовался секретный блок для описания приблизительной площади поперечного сечения, представленной типичным ядром (10−28 м2) и остановился на "сарай Они считали это большой мишенью для ускорителей элементарных частиц, которые должны были наносить прямые удары по ядрам, а американская идиома «не может поразить широкую сторону сарая» относится к кому-то, чья цель очень плохая.[2] Первоначально они надеялись, что это название скроет любую ссылку на изучение ядерной структуры; со временем это слово стало стандартной единицей в ядерной физике и физике элементарных частиц.[3][4]

Обычно используемые версии с префиксом

Кратные и подмножественные[5][6]
Единица измеренияСимволм2см2
мегабарнаМБ10−2210−18
килобарнаkb10−2510−21
сарайб10−2810−24
миллибарнмб10−3110−27
микробармкб10−3410−30
наноразмерный сарайnb10−3710−33
пикобарнаpb10−4010−36
фемтобарfb10−4310−39
Аттобарнab10−4610−42
зептобарzb10−4910−45
yoctobarnyb10−5210−48

Другие связанные единицы - это флигель (1 мкб, или 10−34 м2) и сарай (10−24 b (1 уб), или 10−52 м2), хотя на практике они используются редко.[7]

Конверсии

Расчетные сечения часто выражаются в гигаэлектронвольтах (ГэВ ) через преобразование час2c2/ГэВ2 = 0,3894 мб = 38940 являюсь2.

В натуральные единицы (куда час = c = 1), это упрощается до ГэВ−2 = 0,3894 мб = 38940 являюсь2.

сарайГэВ−2
1 мб2.56819 ГэВ−2
1 пб2.56819×10−9 ГэВ−2
0.389379 мб1 ГэВ−2
0,389379 пб1×10−9 ГэВ−2

Единицы СИ с префиксом

В системе СИ можно использовать такие единицы измерения, как квадратные фемтометры (фм2).

Преобразование из единиц СИ
13:002 = 10 кб
1 фм2 = 10 мб
1 час ночи2 = 10 нб
1 мкм2 = 10 фб
1 мм2 = 10 зб

Обратный фемтобарн

Обратный фемтобарн (ф.−1) - единица измерения, обычно используемая для измерения количества события столкновения частиц на фемтобарн из целевое сечение, и является условной единицей для интегрированного по времени яркость. Таким образом, если детектор накопил 100 фб−1 интегральной светимости, можно ожидать найти 100 событий на фемтобарн поперечного сечения в этих данных.

Рассмотрим ускоритель частиц где два потока частиц с площадью поперечного сечения, измеренной в фемтобаранах, направляются для столкновения в течение определенного периода времени. Общее количество столкновений будет прямо пропорционально яркости столкновений, измеренной за это время. Следовательно, количество столкновений может быть вычислено путем умножения интегральной светимости на сумму поперечных сечений для этих процессов столкновения. Затем это количество выражается в виде обратных фемтобарнов за период времени (например, 100 фб−1 через девять месяцев). Обратные фемтобарны часто цитируются как показатель коллайдер частиц продуктивность.[8][9]

Фермилаб произведено 10 фб−1 в первом десятилетии 21 века.[10] Фермилаба Теватрон потребовалось около 4 лет, чтобы достичь 1 фб−1 в 2005 г., а двое из ЦЕРН с LHC эксперименты, АТЛАС и CMS, протянул руку 5 фб−1 протон-протонных данных только за 2011 г.[11][12][13][14][15][16] В апреле 2012 года LHC достиг энергии столкновения 8 ТэВ с пиком светимости 6760 обратных микробар в секунду; к маю 2012 года LHC доставлял 1 обратный фемтобар данных в неделю каждому детектору. Рекорд более 23 фб−1 была достигнута в течение 2012 года.[17] По состоянию на ноябрь 2016 года LHC достиг 40 фб−1 за этот год, значительно превысив заявленную цель 25 фб−1.[18] В целом, второй запуск LHC дал около 150 фб−1 для ATLAS и CMS в 2015–2018 гг.[19]

Пример использования

В качестве упрощенного примера, если луч работает 8 часов (28 800 секунд) при мгновенной яркости 300×1030 см−2⋅s−1 = 300 мкб−1⋅s−1, то он соберет данные об интегральной светимости 8640000 мкб−1 = 8,64 пб−1 = 0.00864 fb−1 в течение этого периода. Если это умножить на поперечное сечение, то получится безразмерное число, которое будет просто числом ожидаемых событий рассеяния.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Единицы, не относящиеся к системе СИ, принятые для использования с системой СИ, и единицы, основанные на фундаментальных константах». Брошюра SI (8-е издание). BIPM. Май 2006 г.. Получено 2009-03-13.
  2. ^ «Большое Яблоко:« Не могу попасть в широкую стенку сарая »(бейсбольная пословица)». 11 августа 2014 г.
  3. ^ Майк Перриконе (февраль 2006 г.). «Сигнал к фону». Журнал Симметрия. 3 (1): 4. Архивировано из оригинал 16 февраля 2009 г.. Получено 2009-03-13.
  4. ^ Дорин Вакерот, Лейла Белкора (ред.). "Поперечное сечение" (PDF). Физика высоких энергий стала безболезненной. Фермилаб Управление естественного образования. Получено 2009-03-13.CS1 maint: дополнительный текст: список авторов (связь)
  5. ^ Расс Роулетт (1 сентября 2004 г.). «Единицы: S». Как много? Словарь единиц измерения. Университет Северной Каролины в Чапел-Хилл. Получено 2009-12-14.
  6. ^ Грин, Джонатон (декабрь 1987 г.). Словарь жаргона. Рутледж Кеган и Пол. п. 487. ISBN  0-7100-9919-3. Получено 2009-12-14.
  7. ^ «Ядерный глоссарий». Ядерный глоссарий. 2004-05-27. Получено 2011-04-08.
  8. ^ Кейт Метрополис (21 июля 2004 г.). «Понимание светимости через« сарай »- единицу, которая помогает физикам подсчитывать количество частиц». Стэнфорд Служба новостей. Получено 2009-03-13.
  9. ^ Мейсон Инман, Эмили Болл (16 апреля 2004 г.). «Светлая жизнь ПЭП-II». SLAC. Архивировано из оригинал 2 июня 2009 г.. Получено 2009-03-13.
  10. ^ "10 обратных фемтобарнов: время праздника в Фермилабе!". Science20.com. 12 декабря 2010 г.. Получено 2011-04-08.
  11. ^ «Что мы будем делать со всеми этими данными?». Полина Ганьон, Квантовые дневники. 17 октября 2011 г.
  12. ^ "CDF, DZero достигают 5 инверсных фемтобарнов светимости". Фермилаб сегодня. 26 сентября 2008 г.. Получено 2011-07-23.
  13. ^ «Эксперименты на LHC достигли рекордного уровня данных». Журнал "Симметрия". 17 июня 2011 г.. Получено 2011-07-23.
  14. ^ «Благодаря недавней точной настройке, LHC уже в этом году предоставил 2 инверсных фемтобарана данных; пиковая светимость теперь превышает 2x10 ^ 33». ЦЕРН. 5 августа 2011 г.. Получено 2011-08-05.
  15. ^ "Отчет LHC: 2 обратных фемтобарна!". Бюллетень ЦЕРН. 2011-08-05. Получено 2011-08-06.
  16. ^ «Прогон протонов на LHC в 2011 году завершился успешно». Пресс-служба ЦЕРН. 2011-10-31. Получено 2011-10-31.
  17. ^ «Графики светимости LHC». ЦЕРН. 2012-12-17. Архивировано из оригинал 19 февраля 2013 г.
  18. ^ «БАК поразил цели на 2016 год | ЦЕРН». home.cern. Получено 2016-11-02.
  19. ^ "Отчет LHC: последние дни прогона 2 | ЦЕРН". home.cern. Получено 2018-12-07.

внешняя ссылка