Barn

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Il barn (simbolo b o bn, dal termine inglese "barn", fienile) è un'unità di misura per l'area, utilizzata in fisica nucleare e subnucleare, insieme ai suoi sottomultipli, per misurare sezioni d'urto tra particelle elementari. Il barn non fa parte del Sistema internazionale di unità di misura ma è accettato come unità per l'uso corrente.

Dimensionalmente il barn è un'area, ed è pari a:

1   b = 100   f m 2 = 10 − 28   m 2 = 10 − 24   c m 2 {\displaystyle \mathrm {1\ b=100\ fm^{2}=10^{-28}\ m^{2}=10^{-24}\ cm^{2}} } .

Un barn è approssimativamente pari alla sezione di un nucleo di uranio, infatti il raggio classico del suo nucleo in femtometri vale approssimativamente:

r ∼ 100 π   f m ∼ 5.64   f m {\displaystyle r\sim {\sqrt {100 \over \pi }}\ \mathrm {fm} \sim 5.64\ \mathrm {fm} }

Femtobarn inverso

Il "femtobarn inverso" (fb−1) è un'unità di misura della fluenza tradizionale nel campo degli acceleratori di particelle, ed è pari nel sistema internazionale a:

1   f b − 1 = 1 10 − 15 10 − 28   m 2 = 10 43   m − 2 = 10 z m 2 {\displaystyle \mathrm {1\ fb^{-1}={\frac {1}{10^{-15}10^{-28}\ m^{2}}}=10^{43}\ m^{-2}={\frac {10}{zm^{2}}}\!} } .

Due fasci di particelle che hanno una sezione d'urto di collisione reciproca generano realmente eventi di collisione tanto più questa sezione è alta e tanto più a lungo dura la loro interazione. Perciò la fluenza dell'acceleratore misura la quantità di eventi di collisione realizzabili durante un periodo di funzionamento (per esempio, 100 fb−1 nell'acceleratore x sono raggiunti in nove mesi).

Come semplice esempio, se un fascio circola per 8 ore (28 800 secondi) con un campo istantaneo di 300 × 1034 m−2s−1 = 300 μb−1s−1, allora totalizzerà una fluenza di 8 640 000 μb−1 = 8.64 pb−1 durante questo periodo.

In altri termini la fluenza misura sul lungo periodo l'esperienza accumulabile/accumulata con la macchina considerata, quindi la loro efficienza per produrre conoscenza.[1][2]

Il Fermilab ad esempio ha prodotto 10 fb−1 negli ultimi dieci anni.[3] Nel solo 2012 il Large Hadron Collider ha superato il traguardo di 23 fb−1.[4]

Note

  1. ^ Kate Metropolis, Understanding luminosity through 'barn', a unit that helps physicists count particle events, Stanford News Service, 21 luglio 2004. URL consultato il 5 luglio 2012.
  2. ^ Mason Inman, Emily Ball, PEP-II's luminous life, su www2.slac.stanford.edu, SLAC, 16 aprile 2004. URL consultato il 5 luglio 2012 (archiviato dall'url originale il 2 giugno 2009).
  3. ^ 10 Inverse Femtobarns: Celebration Time At Fermilab!, su science20.com, 12 dicembre 2010. URL consultato il 5 luglio 2012.
  4. ^ LHC luminosity plots, su lpc.web.cern.ch, CERN (archiviato dall'url originale il 19 febbraio 2013).

Collegamenti esterni

  • (EN) barn, su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc. Modifica su Wikidata
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