Ladugård (enhet)
| Ladugård | |
|---|---|
| Enhetssystem | partikelfysik |
| Enhet av | område |
| Symbol | b |
| Döpt efter | bredsidan av en lada |
| Konverteringar | |
| 1 b i... | ... är lika med ... |
| SI basenheter | 10 −28 m 2 |
| icke standard | 100 fm 2 |
En lada (symbol: b ) är en metrisk enhet för arean lika med 10 −28 m 2 (100 fm 2 ). Ursprungligen användes det i kärnfysik för att uttrycka tvärsnittsarean av kärnor och kärnreaktioner , idag används det också inom alla områden av högenergifysik för att uttrycka tvärsnitten av någon spridningsprocess , och förstås bäst som ett mått på sannolikheten interaktion mellan små partiklar. En lada är ungefär tvärsnittsarean av en urankärna . Ladugården är också enheten för arean som används i kärnfyrpolresonans och kärnmagnetisk resonans för att kvantifiera interaktionen mellan en kärna och en elektrisk fältgradient . Medan ladan aldrig var en SI- enhet, erkände SI-standardorganet det i den åttonde SI-broschyren (ersattes 2019) på grund av dess användning i partikelfysik .
Etymologi
Under Manhattan Project- forskningen om atombomben under andra världskriget behövde amerikanska fysiker vid Purdue University ett hemlighetsfullt namn för en enhet med vilken man kunde kvantifiera tvärsnittsarean som presenteras av den typiska kärnan (~10 −28 m 2 ) och beslutade om " lada ". De ansåg att detta var ett stort mål för partikelacceleratorer som behövde ha direkta slag mot kärnor, och förslagsställarna, fysikerna Marshall Holloway och Richard Baker, sa att konstanten "för kärnkraftsändamål verkligen var stor som en lada". I det amerikanska uttrycket syftar " kunde inte träffa bredsidan av en lada " någon vars mål är mycket dåligt. Till en början hoppades de att namnet skulle dölja alla hänvisningar till studier av kärnkraftsstruktur; så småningom blev ordet en standardenhet inom kärn- och partikelfysik.
Vanligt använda prefixversioner
| Enhet | Symbol | m 2 | cm 2 |
|---|---|---|---|
| megabarn | Mb | 10 −22 | 10 −18 |
| kilobarn | kb | 10 −25 | 10 −21 |
| ladugård | b | 10 −28 | 10 −24 |
| millibarn | mb | 10 −31 | 10 −27 |
| mikrobarn | μb | 10 −34 | 10 −30 |
| nanobarn | anm | 10 −37 | 10 −33 |
| picobarn | pb | 10 −40 | 10 −36 |
| femtobarn | fb | 10 −43 | 10 −39 |
| attobarn | ab | 10 −46 | 10 −42 |
| zeptobarn | zb | 10 −49 | 10 −45 |
| yoctobarn | yb | 10 −52 | 10 −48 |
Konverteringar
Beräknade tvärsnitt ges ofta i termer av inverskvadrat gigaelektronvolt ( GeV -2 ), via omvandlingen ħ 2 c 2 / GeV 2 = 0,3894 mb = 38 940 am 2 .
I naturliga enheter (där ħ = c = 1) förenklas detta till GeV −2 = 0,3894 mb = 38 940 am 2 .
| ladugård | GeV −2 |
|---|---|
| 1 mb | 2,568 19 GeV −2 |
| 1 pb | 2,568 19 × 10 −9 GeV −2 |
| 0,389379 mb | 1 GeV −2 |
| 0,389379 pb | 1 × 10 −9 GeV −2 |
SI-enheter med prefix
I SI kan man använda enheter som kvadratiska femtometrar (fm 2 ). Den vanligaste enheten med SI-prefix för ladugården är femtobarnet, vilket är lika med en tiondel av en kvadratisk zeptometer. Många vetenskapliga artiklar som diskuterar högenergifysik nämner kvantiteter av fraktioner av femtobarnsnivå.
|
|
Omvänd femtobarn
Det omvända femtobarnet (fb -1 ) är den enhet som vanligtvis används för att mäta antalet partikelkollisionshändelser per femtobarn av måltvärsnitt, och är den konventionella enheten för tidsintegrerad ljusstyrka . Om en detektor har ackumulerat 100 fb −1 integrerad ljusstyrka, förväntar man sig att hitta 100 händelser per femtobarn av tvärsnitt inom dessa data.
Betrakta en partikelaccelerator där två strömmar av partiklar, med tvärsnittsareor mätt i femtobarn, är riktade att kollidera under en tidsperiod. Det totala antalet kollisioner kommer att vara direkt proportionellt mot ljusstyrkan av kollisioner uppmätt under denna tid. Därför kan kollisionsantalet beräknas genom att multiplicera den integrerade ljusstyrkan med summan av tvärsnittet för dessa kollisionsprocesser. Detta antal uttrycks sedan som omvända femtobarn för tidsperioden (t.ex. 100 fb -1 på nio månader). Omvända femtobarn citeras ofta som en indikation på partikelkolliderarproduktivitet .
Fermilab producerade 10 fb −1 under det första decenniet av 2000-talet. Fermilabs Tevatron tog cirka 4 år att nå 1 fb −1 2005, medan två av CERN :s LHC- experiment, ATLAS och CMS , nådde över 5 fb −1 av proton-protondata bara under 2011. I april 2012 uppnådde LHC kollisionsenergin på 8 TeV med en ljusstyrketopp på 6760 omvända mikrolador per sekund; i maj 2012 levererade LHC 1 invers femtobarn med data per vecka till varje detektorsamarbete. Ett rekord på över 23 fb −1 uppnåddes under 2012. Från och med november 2016 hade LHC uppnått 40 fb −1 under det året, vilket avsevärt översteg det uttalade målet på 25 fb −1 . Totalt har den andra körningen av LHC levererat cirka 150 fb −1 till både ATLAS och CMS 2015–2018.
Användningsexempel
Som ett förenklat exempel, om en strållinje löper i 8 timmar (28 800 sekunder) med en momentan ljusstyrka på 300 × 10 30 cm −2 ⋅s −1 = 300 μb −1 ⋅s −1 , kommer den att samla in data på totalt en integrerad ljusstyrka på 8 640 000 μb −1 = 8,64 pb −1 = 0,008 64 fb −1 under denna period. Om detta multipliceras med tvärsnittet erhålls ett dimensionslöst tal lika med antalet förväntade spridningshändelser.
Se även
- " Shake ", en tidsenhet skapad av samma personer samtidigt som ladugården
- Storleksordningar (area)
- Lista över ovanliga måttenheter
- Lista över humoristiska måttenheter