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靶恩

一月 13, 2023

靶恩（英語：Barn，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。[1]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）。[2]

詞源

靶恩來源于二次世界大戰對原子彈的研究中，普渡大學的美國物理學家[谁？]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。美国有句俚语叫做「準頭差得打不中糧倉（英語：barn）」，[3]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“barn”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。[4][5]

常用詞頭

靶恩與國際單位制單位的轉換
單位 符號 m2 cm2
百萬靶 Mb 10−22 10−18
千靶 kb 10−25 10−21
靶 b 10−28 10−24
毫靶 mb 10−31 10−27
微靶 μb 10−34 10−30
納靶 nb 10−37 10−33
皮靶 pb 10−40 10−36
飛靶 fb 10−43 10−39
阿靶 ab 10−46 10−42
仄靶 zb 10−49 10−45
么靶 yb 10−52 10−48

除了这些标准前缀之外，还有outhouse（意为“茅房”，1 μb = 10−34 m2）、shed（意为“棚子”，10−24 b (1 yb) = 10−52 m2）两个不常用的单位别名。[6]

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）。

靶恩與平方國際單位制單位的轉換
1 pm² = 10 kb
1 fm² = 10 mb
1 am² = 10 nb
1 zm² = 10 fb
1 ym² = 10 zb

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。[7][8]

費米實驗室在21世紀第一個十年內製造了10 fb−1。[9]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。[10][11][12][13][14][15]

用例

用一個簡單的例子，如一條粒子束線在瞬時光度為300 × 1030 cm−2s−1 = 300 μb−1s−1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

參考資料

  1. ^ . SI brochure (8th edition). BIPM. May 2006 [2009-03-13]. （原始内容存档于2008-07-25）. 
  2. ^ . SI brochure (8th edition). BIPM. May 2006 [2009-03-13]. （原始内容存档于2008-08-21）. 
  3. ^ The Big Apple: "Can’t hit the broad side of a barn" (baseball saying). August 11, 2014 [2017-10-15]. （原始内容于2021-05-13）. 
  4. ^ Mike Perricone. Signal to Background. Symmetry Magazine. February 2006, 3 (1): 4 [2009-03-13]. （原始内容于2009-02-16）. 
  5. ^ Doreen Wackeroth, Leila Belkora (ed.). Cross Section (PDF). High Energy Physics Made Painless. Fermilab Science Education Office. [2009-03-13]. （原始内容 (PDF)于2021-02-03）. 
  6. ^ Nuclear Glossary. Nuclear Glossary. 2004-05-27 [2011-04-08]. （原始内容于2017-05-17）. 
  7. ^ Kate Metropolis. Understanding luminosity through 'barn', a unit that helps physicists count particle events. Stanford News Service. July 21, 2004 [2009-03-13]. （原始内容于2009-05-10）. 
  8. ^ Mason Inman, Emily Ball. . SLAC. April 16, 2004 [2009-03-13]. （原始内容存档于2009年6月2日）. 
  9. ^ 10 Inverse Femtobarns: Celebration Time At Fermilab!. Science20.com. December 12, 2010 [2011-04-08]. （原始内容于2020-08-14）. 
  10. ^ What will we do with all this data?. Pauline Gagnon, Quantum Diaries. October 17, 2011 [2012-05-28]. （原始内容于2020-11-24）. 
  11. ^ CDF, DZero reach 5 inverse femtobarns of luminosity. Fermilab Today. September 26, 2008 [2011-07-23]. （原始内容于2012-10-10）. 
  12. ^ LHC experiments reach record data milestone. Symmetry magazine. June 17, 2011 [2011-07-23]. （原始内容于2020-11-11）. 
  13. ^ Thanks to recent fine tuning, the LHC has delivered 2 inverse femtobarns of data already this year; peak luminosity is now over 2x10^33.. CERN. August 5, 2011 [2011-08-05]. （原始内容于2018-01-26）. 
  14. ^ LHC Report: 2 inverse femtobarns!. CERN Bulletin. 2011-08-05 [2011-08-06]. （原始内容于2021-09-22）. 
  15. ^ LHC proton run for 2011 reaches successful conclusion. CERN Press Office. 2011-10-31 [2011-10-31]. （原始内容于2016-09-13）. 

外部連結

一月 13, 2023
靶恩, 英語, barn, 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, 一個的定義為10, 大約為一個鈾原子核的截面面積, 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, . 靶恩 英語 Barn 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 1 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 2 目录 1 詞源 2 常用詞頭 3 單位轉換 3 1 帶詞頭的國際單位制單位 4 逆飛靶 5 參見 6 參考資料 7 外部連結詞源 编辑靶恩來源于二次世界大戰對原子彈的研究中 普渡大學的美國物理學家 谁 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 美国有句俚语叫做 準頭差得打不中糧倉 英語 barn 3 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 barn 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 4 5 常用詞頭 编辑靶恩與國際單位制單位的轉換 單位 符號 m2 cm2百萬靶 Mb 10 22 10 18千靶 kb 10 25 10 21靶 b 10 28 10 24毫靶 mb 10 31 10 27微靶 mb 10 34 10 30納靶 nb 10 37 10 33皮靶 pb 10 40 10 36飛靶 fb 10 43 10 39阿靶 ab 10 46 10 42仄靶 zb 10 49 10 45么靶 yb 10 52 10 48除了这些标准前缀之外 还有outhouse 意为 茅房 1 mb 10 34 m2 shed 意为 棚子 10 24 b 1 yb 10 52 m2 两个不常用的单位别名 6 單位轉換 编辑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 编辑 使用國際單位制時 單位也可以寫作平方飛米 fm 靶恩與平方國際單位制單位的轉換 1 pm 10 kb1 fm 10 mb1 am 10 nb1 zm 10 fb1 ym 10 zb逆飛靶 编辑 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 7 8 費米實驗室在21世紀第一個十年內製造了10 fb 1 9 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 10 11 12 13 14 15 用例用一個簡單的例子 如一條粒子束線在瞬時光度為300 1030 cm 2s 1 300 mb 1s 1 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 mb 1 8 64 pb 1 0 00864 fb 1 參見 编辑數量級 面積 參考資料 编辑 Chapter 4 1 Non SI units accepted for use with the SI and units based on fundamental constants SI brochure 8th edition BIPM May 2006 2009 03 13 原始内容存档于2008 07 25 Table 8 Other non SI units SI brochure 8th edition BIPM May 2006 2009 03 13 原始内容存档于2008 08 21 The Big Apple Can t hit the broad side of a barn baseball saying August 11 2014 2017 10 15 原始内容存档于2021 05 13 Mike Perricone Signal to Background Symmetry Magazine February 2006 3 1 4 2009 03 13 原始内容存档于2009 02 16 Doreen Wackeroth Leila Belkora ed Cross Section PDF High Energy Physics Made Painless Fermilab Science Education Office 2009 03 13 原始内容存档 PDF 于2021 02 03 Nuclear Glossary Nuclear Glossary 2004 05 27 2011 04 08 原始内容存档于2017 05 17 Kate Metropolis Understanding luminosity through barn a unit that helps physicists count particle events Stanford News Service July 21 2004 2009 03 13 原始内容存档于2009 05 10 Mason Inman Emily Ball PEP II s luminous life SLAC April 16 2004 2009 03 13 原始内容存档于2009年6月2日 10 Inverse Femtobarns Celebration Time At Fermilab Science20 com December 12 2010 2011 04 08 原始内容存档于2020 08 14 What will we do with all this data Pauline Gagnon Quantum Diaries October 17 2011 2012 05 28 原始内容存档于2020 11 24 CDF DZero reach 5 inverse femtobarns of luminosity Fermilab Today September 26 2008 2011 07 23 原始内容存档于2012 10 10 LHC experiments reach record data milestone Symmetry magazine June 17 2011 2011 07 23 原始内容存档于2020 11 11 Thanks to recent fine tuning the LHC has delivered 2 inverse femtobarns of data already this year peak luminosity is now over 2x10 33 CERN August 5 2011 2011 08 05 原始内容存档于2018 01 26 LHC Report 2 inverse femtobarns CERN Bulletin 2011 08 05 2011 08 06 原始内容存档于2021 09 22 LHC proton run for 2011 reaches successful conclusion CERN Press Office 2011 10 31 2011 10 31 原始内容存档于2016 09 13 外部連結 编辑IUPAC citation for this usage of barn 页面存档备份 存于互联网档案馆 barn 取自 https zh wikipedia org w index php title 靶恩 amp oldid 70159719, 维基百科，wiki，书籍，书籍，图书馆，

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