Barn
Einheit der Fläche, zur Angabe von Wirkungsquerschnitten in der Atom-, Kern- und Teilchenphysik
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Das Barn b (engl. für ‚Scheune‘) ist eine Maßeinheit der Fläche, die zur Angabe von Wirkungsquerschnitten in der Atom-, Kern- und Teilchenphysik verwendet wird.
| Physikalische Einheit | |
|---|---|
| Einheitenname | Barn |
| Einheitenzeichen | |
| Physikalische Größe | Wirkungsquerschnitt |
| Formelzeichen | |
| Dimension | |
| In SI-Einheiten | |
| Benannt nach | englisch Barn, „Scheune“ |
| Abgeleitet von | Quadratmeter |
Das Barn ist keine SI-Einheit.[1] Es ist in den Staaten der EU[2] und in der Schweiz[3] eine gesetzliche Einheit für die Angabe von Wirkungsquerschnitten, also keine allgemeingültige Flächenmaßeinheit.
Ein Barn liegt in der Größenordnung des geometrischen Querschnitts schwerer Atomkerne wie etwa Uran. Die Definition ist:
- 1 b = 10−24 cm2 = 10−28 m² = 100 fm2.
Übliche dezimale Teile
Für kleine Wirkungsquerschnitte werden SI-Präfixe verwendet, wie Millibarn (mb), Mikrobarn (μb), Nanobarn (nb) oder Pikobarn (pb). Beispielsweise ist
- 1 pb = 10−12 b = 10−40 m2.
Inverse Barn
Bei Experimenten mit kollidierenden Teilchenstrahlen verwendet man als Maß für die über die Zeit aufsummierte (integrierte) Luminosität oft den Kehrwert der Einheit, insbesondere inverse Pikobarn und inverse Femtobarn:
- ,
- .
Wortherkunft
Die Bezeichnung barn für die bereits übliche Wirkungsquerschnitt-Einheit 10−24 cm2 wurde im Dezember 1942 von zwei Wissenschaftlern der Purdue University eingeführt, die an der US-amerikanischen Kernwaffenentwicklung (Manhattan-Projekt) mitwirkten. Dabei spielte es eine Rolle, dass ein Wirkungsquerschnitt dieser Größe für Kernreaktionen “as big as a barn” (deutsch: „groß wie ein Scheunentor“) erschien.[4]