靶恩(,符號為b,也可簡稱為靶)是一種面積單位,原先用於核物理中描述原子核及核反應的截面,现在則用於所有高能物理學領域中描述任何散射過程的截面,並通常能代表細小粒子發生相互作用的機率。
一個靶恩的定義為10−28 m2(100 fm2),大約為一個鈾原子核的截面面積。靶恩也在核四極共振和核磁共振中用作面積單位,量化核子與電場斜率之間的交互作用。雖然靶恩並不是國際單位制單位,但由於長期使用於粒子物理學而被承認。它是國際單位制所接受的少數單位之一,也是最近期被承認的(節和巴是其他可接受有限使用的非國際單位制單位)。
詞源
靶恩來源于二次世界大戰對原子彈的研究中,普渡大學的物理學家Marshall Holloway和Charles P. Baker在研究把中子撞擊原子核時,需要一个表示原子核大致横截面积(10−28 m2)的单位。美国棒球运动中有句俚语叫做「準頭差得打不中糧倉()」(Can't hit the broad side of a barn),而原子核对于加速器来说算是个挺大的目标,因此曼哈顿计划裡的物理學家就採用了“”这个单位名。最初他們希望這源自美國俚語的名稱能掩飾他們對核子結構的研究,但最後該單位成為了粒子物理學中的標準單位。
常用詞頭
除了这些标准前缀之外,还有'(意为“茅房”,1 μb = 10−34 m2)、'(意为“棚子”,10−24 b (1 yb) = 10−52 m2)两个不常用的单位别名。
單位轉換
計算出的截面通常以ħ2c2/GeV2表示(約0.3894 mb)。
帶詞頭的國際單位制單位
使用國際單位制時,單位也可以寫作平方飛米(fm²)。
逆飛靶
「逆飛靶」(fb−1)是用來量度目標截面上每飛靶面積中的粒子撞擊事件總數,並且是光度的時間積分的標準單位。
在粒子加速器中,兩束粒子在一段時間內互相撞擊,離子束的截面面積單位為飛靶。總共的撞擊數與這段時間內撞擊的光度呈正比。因此,要計算撞擊數,能夠取光度的時間積分,並乘以這些撞擊事件的截面面積之和。此數單位為逆飛靶,並指定時間段(如:九個月內100 fb−1)。逆飛靶常常用來表示粒子撞擊器的生產率。
費米實驗室在21世紀第一個十年內製造了10 fb−1。費米實驗室的兆電子伏特加速器用了4年,在2005年達到了1 fb−1產量;歐洲核子研究中心大型強子對撞機的兩項實驗,超環面儀器和緊湊緲子線圈,單單在2011年一年內達到了5 fb-1的質子-質子數據。
;用例
用一個簡單的例子,如一條粒子束線在瞬時光度為下運行8個小時(28,800秒),那所採集的數據在這段時間內的總量就會是8,640,000 μb−1 = 8.64 pb−1 = 0.00864 fb−1。
參見
*數量級 (面積)
參考資料
外部連結
*IUPAC [http://www.iupac.org/goldbook/B00598.pdf citation for this usage of "barn"]
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