Barn (unit)
| Barn | |
|---|---|
| Sistem unit | Fizik zarah |
| Unit bagi | luas |
| Simbol | b |
| Dinamakan sempena | the broad side of a barn (bahagian lebar bangsal) |
| Penukaran unit | |
| 1 b dalam ... | ... adalah sama dengan ... |
| unit SI | 10−28 m2 |
| bukan piawai | 100 fm2 |
| unit wajar | 2.56819×10−3 MeV−2 |
Barn (simbol: b) adalah unit metrik luas bersamaan 10-28 m2 (100 fm2). Asalnya digunakan dalam fizik nuklear untuk menyatakan luas keratan rentas nukleus dan tindak balas nukleus, kini juga digunakan dalam semua bidang fizik tenaga tinggi untuk menyatakan keratan rentas sebarang proses serakan, dan sesuai difahamkan sebagai ukuran kebarangkalian interaksi antara zarah kecil. Satu barn bersamaan dengan sekitar luas keratan rentas nukleus uranium. Barn juga digunakan dalam resonans caturkutub nukleus dan resonans magnetik nuklear untuk mengukur interaksi nukleus dengan kecerunan medan elektrik. Walaupun barn pada asasnya bukan unit SI, namun badan piawaian SI mengiktirafnya dalam Risalah SI ke-8 (diganti pada 2019) kerana penggunaannya dalam fizik zarah.[1]
Etimologi
[sunting | sunting sumber]Ketika Projek Manhattan mengkaji bom atom semasa Perang Dunia II, ahli fizik Amerika di Universiti Purdue memerlukan satu unit rahsia untuk memerikan luas keratan rentas nukleus biasa (10−28 m2) lalu memilih "barn" (Bahasa Melayu: bangsal). Mereka menganggap ini sebagai sasaran besar bagi pemecut zarah yang perlu berlanggar terus dengan nukleus, dan ungkapan Amerika "couldn't hit the broad side of a barn" yang bermakna sasaran seseorang itu sangat teruk.[2] Pada awalnya mereka berharap nama itu akan mengaburkan sebarang rujukan mengenai kajian struktur nukleus; akhirnya, perkataan itu menjadi unit piawai dalam fizik nuklear dan zarah[3][4]
Versi awalan yang biasa digunakan
[sunting | sunting sumber]| Unit | Simbol | m2 | cm2 |
|---|---|---|---|
| megabarn | Mb | 10−22 | 10−18 |
| kilobarn | kb | 10−25 | 10−21 |
| barn | b | 10−28 | 10−24 |
| milibarn | mb | 10−31 | 10−27 |
| mikrobarn | μb | 10−34 | 10−30 |
| nanobarn | nb | 10−37 | 10−33 |
| pikobarn | pb | 10−40 | 10−36 |
| femtobarn | fb | 10−43 | 10−39 |
| atobarn | ab | 10−46 | 10−42 |
| zeptobarn | zb | 10−49 | 10−45 |
| yoktobarn | yb | 10−52 | 10−48 |
Unit lain yang berkaitan adalah outhouse (1 μb, atau 10−34 m2) dan shed (10−24 b (1 yb), atau 10−52 m2), walaupun jarang dipraktikkan.[7]
Penukaran
[sunting | sunting sumber]Keratan rentas yang dikira sering diberikan dalam bentuk gigaelektronvolt (GeV), menerusi penukaran ħ2c2/GeV2 = 0.3894 mb = 38940 am2.
Dalam unit semula jadi (di mana ħ = c = 1), ini menjadi GeV−2 = 0.3894 mb = 38940 am2.
| barn | GeV−2 |
|---|---|
| 1 mb | 2.568 19 GeV−2 |
| 1 pb | 2.56819 × 10−9 GeV−2 |
| 0.389379 mb | 1 GeV−2 |
| 0.389379 pb | 1 |
Unit SI dengan awalan
[sunting | sunting sumber]Dalam SI, unit seperti femtometer persegi (fm2) boleh digunakan.
| 1 pm2 = 10 kb |
| 1 fm2 = 10 mb |
| 1 am2 = 10 nb |
| 1 zm2 = 10 fb |
| 1 ym2 = 10 zb |
Femtobarn songsang
[sunting | sunting sumber]Femtobarn songsang (fb−1) adalah unit yang biasa digunakan untuk mengukur jumlah peristiwa perlanggaran zarah bagi setiap femtobarn keratan rentas sasaran, dan merupakan unit lazim bagi luminositi terkamirkan masa. Maka jika pengesan mengumpul sebanyak 100 fb-1 luminositi kamiran, dijangkakan menemui 100 peristiwa bagi setiap femtobarn keratan rentas dalam data.
Pertimbangkan pemecut zarah di mana dua alur zarah, dengan luas keratan rentas diukur dalam femtobarn, ditetapkan untuk berlanggar buat jangka masa tertentu. Jumlah perlanggaran berkadaran langsung dengan luminositi perlanggaran yang diukur selama jangka masa ini. Oleh itu, jumlah perlanggaran boleh didapati dengan mendarabkan luminositi kamiran dengan jumlah keratan rentas untuk proses perlanggaran tersebut. Jumlah ini kemudian dinyatakan sebagai femtobarn songsang dalam jangka masa tersebut (misalnya, 100 fb−1 dalam sembilan bulan). Femtobarn songsang sering dipetik sebagai petunjuk produktiviti pelanggar zarah.[8][9]
Fermilab menghasilkan 10 fb-1 pada dekad pertama abad ke-21.[10] Tevatron di Fermilab mengambil masa sekitar 4 tahun untuk mencapai 1 fb-1 pada 2005, manakala dua eksperimen LHC di CERN, iaitu ATLAS dan CMS, mencapai lebih dari 5 fb-1 data proton–proton bagi 2011 sahaja.[11][12][13][14][15][16] Pada April 2012, LHC mencapai tenaga perlanggaran setinggi 8 TeV dengan puncak luminositi sebanyak 6760 μb-1s-1 (mikrobarn sesaat); menjelang Mei 2012, LHC menghasilkan data sebanyak 1 fb-1 seminggu bagi setiap kolaborasi pengesan. Rekod lebih 23 fb−1 dicapai pada 2012.[17] Pada November 2016, LHC mencapai 40 fb-1 untuk sepanjang tahun itu, melebihi sasaran 25 fb-1.[18] Secara keseluruhan, operasi kedua LHC menghasilkan sekitar 150 fb-1 untuk kedua-dua ATLAS dan CMS pada 2015–2018.[19]
Contoh penggunaan
[sunting | sunting sumber]Sebagai contoh mudah, jika garis alur beroperasi selama 8 jam (28 800 saat) pada luminositi seketika sebanyak 300 × 1030 cm-2·s-1 = 300 µb-1·s-1, maka ia akan mengumpulkan data bersamaan luminositi kamiran sebanyak 8640000 µb-1 = 8.64 pb-1 = 0.00864 fb-1 dalam tempoh ini. Sekiranya ini digandakan dengan keratan rentas, maka nombor tanpa dimensi diperoleh, iaitu jumlah peristiwa serakan dijangka.
Lihat juga
[sunting | sunting sumber]- "Shake" unit masa yang dipelopor oleh orang dan pada masa yang sama seperti "Barn"
- Peringkat magnitud (luas)
Rujukan
[sunting | sunting sumber]
Pautan luar
[sunting | sunting sumber]- Rujukan IUPAC untuk penggunaan "barn"
- ^ "Non-SI units accepted for use with the SI, and units based on fundamental constants". SI brochure (8th edition). BIPM. May 2006. Dicapai pada 2009-03-13.
- ^ "The Big Apple: "Can't hit the broad side of a barn" (baseball saying)". August 11, 2014.
- ^ Mike Perricone (February 2006). "Signal to Background". Symmetry Magazine. 3 (1): 4. Diarkibkan daripada yang asal pada 16 February 2009. Dicapai pada 2009-03-13.
- ^ Doreen Wackeroth, Leila Belkora (ed.). "Cross Section" (PDF). High Energy Physics Made Painless. Fermilab Science Education Office. Dicapai pada 2009-03-13.CS1 maint: extra text: authors list (link)
- ^ Russ Rowlett (September 1, 2004). "Units: S". How Many? A Dictionary of Units of Measurement. University of North Carolina at Chapel Hill. Dicapai pada 2009-12-14.
- ^ Green, Jonathon (December 1987). Dictionary of Jargon. Routledge Kegan & Paul. m/s. 487. ISBN 0-7100-9919-3. Dicapai pada 2009-12-14.
- ^ "Nuclear Glossary". Nuclear Glossary. 2004-05-27. Diarkibkan daripada yang asal pada 2017-05-17. Dicapai pada 2011-04-08.
- ^ Kate Metropolis (July 21, 2004). "Understanding luminosity through 'barn', a unit that helps physicists count particle events". Stanford News Service. Dicapai pada 2009-03-13.
- ^ Mason Inman, Emily Ball (April 16, 2004). "PEP-II's luminous life". SLAC. Diarkibkan daripada yang asal pada June 2, 2009. Dicapai pada 2009-03-13.
- ^ "10 Inverse Femtobarns: Celebration Time At Fermilab!". Science20.com. December 12, 2010. Dicapai pada 2011-04-08.
- ^ "What will we do with all this data?". Pauline Gagnon, Quantum Diaries. October 17, 2011.
- ^ "CDF, DZero reach 5 inverse femtobarns of luminosity". Fermilab Today. September 26, 2008. Dicapai pada 2011-07-23.
- ^ "LHC experiments reach record data milestone". Symmetry magazine. June 17, 2011. Dicapai pada 2011-07-23.
- ^ "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. Dicapai pada 2011-08-05.
- ^ "LHC Report: 2 inverse femtobarns!". CERN Bulletin. 2011-08-05. Dicapai pada 2011-08-06.
- ^ "LHC proton run for 2011 reaches successful conclusion". CERN Press Office. 2011-10-31. Dicapai pada 2011-10-31.
- ^ "LHC luminosity plots". CERN. 2012-12-17. Diarkibkan daripada yang asal pada 2013-02-19.
- ^ "LHC smashes targets for 2016 run | CERN". home.cern. Dicapai pada 2016-11-02.
- ^ "LHC Report: The final days of Run 2 | CERN". home.cern. Dicapai pada 2018-12-07.