靶恩

靶恩（符號為b，也簡稱為靶）是一種面積單位，原先用於核物理中描述原子核及核反應的截面，今天則用於所有高能物理學領域中描述任何散射過程的截面，並通常能代表細小粒子發生相互作用的機率。一個靶恩的定義為10−28 m2（100 fm2），大約為一個鈾原子核的截面面積。靶恩也在核四極共振和核磁共振中用作面積單位，量化核子與電場斜率之間的交互作用。雖然靶恩並不是國際單位制單位，但由於長期使用於粒子物理學而被承認。[1]它是國際單位制所接受的少數單位之一，也是最近期被承認的（節和巴是其他可接受有限使用的非國際單位制單位）。[2]

詞源

靶恩（）的來源有個有趣的故事。在戰時對原子彈的研究中，位於普渡大學的美國物理學家在研究把中子撞擊原子核時，需要一个表示原子核大致横截面积（10−28 m2）的单位。美国有句俚语叫做「準頭差得打不中糧倉（英語：）」，[3]而原子核对于加速器来说算是个挺大的目标，因此曼哈顿计划裡的物理學家就採用了“”这个单位名。最初他們希望這源自美國俚語的名稱能掩飾他們對核子結構的研究，但最後該單位成為了粒子物理學中的標準單位。[4][5]

常用詞頭
靶恩與國際單位制單位的轉換
單位 符號 m2 cm2
百萬靶 Mb 10−22 10−18
千靶 kb 10−25 10−21
靶 b 10−28 10−24
毫靶 mb 10−31 10−27
微靶 μb 10−34 10−30
納靶 nb 10−37 10−33
皮靶 pb 10−40 10−36
飛靶 fb 10−43 10−39
阿靶 ab 10−46 10−42
仄靶 zb 10−49 10−45
么靶 yb 10−52 10−48

除了这些标准前缀之外，还有（意为“茅房”，1 μb = 10−34 m2）、（意为“棚子”，10−24 b (1 yb) = 10−52 m2）两个不常用的单位别名。[6]

單位轉換

計算出的截面通常以ħ2c2/GeV2表示（約0.3894 mb）。

帶詞頭的國際單位制單位

使用國際單位制時，單位也可以寫作平方飛米（fm²）。

靶恩與平方國際單位制單位的轉換
1 pm² = 10 kb
1 fm² = 10 mb
1 am² = 10 nb
1 zm² = 10 fb
1 ym² = 10 zb

逆飛靶

「逆飛靶」（fb−1）是用來量度目標截面上每飛靶面積中的粒子撞擊事件總數，並且是光度的時間積分的標準單位。

在粒子加速器中，兩束粒子在一段時間內互相撞擊，離子束的截面面積單位為飛靶。總共的撞擊數與這段時間內撞擊的光度呈正比。因此，要計算撞擊數，能夠取光度的時間積分，並乘以這些撞擊事件的截面面積之和。此數單位為逆飛靶，並指定時間段（如：九個月內100 fb−1）。逆飛靶常常用來表示粒子撞擊器的生產率。[7][8]

費米實驗室在21世紀第一個十年內製造了10 fb−1。[9]費米實驗室的兆電子伏特加速器用了4年，在2005年達到了1 fb−1產量；歐洲核子研究中心大型強子對撞機的兩項實驗，超環面儀器和緊湊緲子線圈，單單在2011年一年內達到了5 fb-1的質子－質子數據。[10][11][12][13][14][15]

用例

用一個簡單的例子，如一條粒子束線在瞬時光度為300 × 1030 cm−2s−1 = 300 μb−1s−1下運行8個小時（28,800秒），那所採集的數據在這段時間內的總量就會是8,640,000 μb−1 = 8.64 pb−1 = 0.00864 fb−1。

參見
  • 數量級 (面積)

參考資料
  1. . SI brochure (8th edition). BIPM. May 2006 [2009-03-13]. （原始内容存档于2008-07-25）.
  2. . SI brochure (8th edition). BIPM. May 2006 [2009-03-13]. （原始内容存档于2008-08-21）.
  3. . August 11, 2014.
  4. Mike Perricone. . Symmetry Magazine. February 2006, 3 (1): 4 [2009-03-13]. （原始内容存档于2009-02-16）.
  5. Doreen Wackeroth, Leila Belkora (ed.). (PDF). High Energy Physics Made Painless. Fermilab Science Education Office. [2009-03-13].
  6. . Nuclear Glossary. 2004-05-27 [2011-04-08].
  7. Kate Metropolis. . Stanford News Service. July 21, 2004 [2009-03-13].
  8. Mason Inman, Emily Ball. . SLAC. April 16, 2004 [2009-03-13]. （原始内容存档于2009年6月2日）.
  9. . Science20.com. December 12, 2010 [2011-04-08].
  10. . Pauline Gagnon, Quantum Diaries. October 17, 2011.
  11. . Fermilab Today. September 26, 2008 [2011-07-23].
  12. . Symmetry magazine. June 17, 2011 [2011-07-23].
  13. . CERN. August 5, 2011 [2011-08-05]. （原始内容存档于2018-01-26）.
  14. . CERN Bulletin. 2011-08-05 [2011-08-06].
  15. . CERN Press Office. 2011-10-31 [2011-10-31].

外部連結


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