Barn

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Il barn (simbolo b o bn) 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:

\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 \sim \sqrt{100 \over \pi} \mathrm{fm} \sim 5.64 \mathrm{fm}

Femtobarn inverso[modifica | modifica sorgente]

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:

\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 ha 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[modifica | modifica sorgente]

  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, SLAC, 16 aprile 2004. URL consultato il 5 luglio 2012.
  3. ^ 10 Inverse Femtobarns: Celebration Time At Fermilab!, Science20.com, 12 dicembre 2010. URL consultato il 5 luglio 2012.
  4. ^ LHC luminosity plots, CERN.