Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Барн



План:


Введення

Барн (скорочення: б, бн) - в ядерної фізики одиниця для вимірювання ефективного перерізу ядерних реакцій, а також квадрупольного моменту. Має розмірність площі, 1 барн чисельно дорівнює 10 -28 м = 10 -24 cм = 100 фм (приблизний розмір атомного ядра). Визначаються також кратні і частинні одиниці, з них використовуються:

  • мегабарн (Мбарн, 10 -18 cм ),
  • кілобарн (кбарн, 10 -21 cм ),
  • міллібарн (мбарн, 10 -27 cм ),
  • мікробарн (мкбарн, 10 -30 cм ),
  • нанобарн (нбарн, 10 -33 cм ),
  • пікобарн (пбарн, 10 -36 cм ),
  • фемтобарн (фбарн, 10 -39 cм ),
  • аттобарн (абарн, 10 -42 cм ),

Електричний квадрупольний момент має розмірність твори площі на електричний заряд, проте в атомній і ядерній фізиці заряд часто виражають в одиницях елементарного заряду, тому квадрупольний момент набуває розмірність площі і в цьому випадку теж може вимірюватися в Барна.


1. Похідні одиниці

Зворотні Барни (бн -1), а також кратні і частинні одиниці використовуються в якості запобіжного інтегральної світності колайдером (тобто кількості часток, що пройшли за час роботи машини через одиницю площі поперечного перерізу пучка в зоні зіткнення зустрічних пучків, що пропорційно кількості відбулися реакцій) [1]. Так, інтегральна світність в 10 фбн -1 означає, що за час роботи через кожен квадратний фемтобарн зони зіткнення пройшло в середньому 10 частинок. Якщо відомо ефективне поперечний переріз будь-якої реакції, то для того, щоб дізнатися кількість відбулися реакцій, треба помножити це переріз (в барну) на інтегральну світність (у зворотних барна). Світність колайдером виражається через зворотні Барни в секунду; наприклад, максимальна проектна (ще не досягнута) світність Великого адронного коллайдера становить 1,7 10 34 см -2 с -1, що відповідає 1,7 10 -5 фбн -1 з -1. За 10 5 секунд роботи (трохи більше доби) БАК в такому режимі буде набирати інтегральну світність 1,7 зворотних фемтобарн (або 1700 зворотних пікобарн - слід зазначити, що, як і для будь-яких зворотних одиниць, співвідношення між десятковими приставками "перевертаються": зворотний барн в 1000 разів менше зворотного міллібарна).


2. Приклади

2.1. Барни

  • Перетин радіаційного захоплення теплових нейтронів ядром 113 Cd становить близько 20,6 кбарн [2].
  • Перетин поділу ядра 235 U тепловим нейтроном (основа сучасної ядерної енергетики) становить близько 584 барн [2].
  • Чутливість сучасних детекторів частинок темної матерії для реакції пружного розсіяння на ядрах і маси вімпів 10-100 ГеВ становить 10 -6 -10 -4 пбарн. [3]
  • Переріз розсіяння нейтрино на нуклони при енергії близько 10 МеВ складає ~ 1 аттобарн.
  • Електричний квадрупольний момент ядра 14 N становило 20,0 мбарн [4].

2.2. Зворотні Барни

  • Планована інтегральна світність Великого адронного коллайдера, накопичена до кінця 2011 року - близько 6 фбн -1, до кінця 2019 - 300 фбн -1.
  • Очікувана інтегральна світність Теватрона, накопичена до кінця 2014 року - близько 20 фбн -1.
  • Світність коллайдера RHIC при роботі з ядрами золота (2000 рік) становила 1,5 міллібарн -1 з -1.

3. Етимологія

Назва "барн" походить від англійського barn - комора. [5] Два фізика з Університету Пердью (Вест-Лафейетт, штат Індіана), Маршалл Хеллоуей і Чарльз Бейкер, які працювали в рамках Манхеттенського проекту, одного разу під час обіду вирішили придумати назву для одиниці, що відбиває типовий розмір ефективного перерізу в ядерній фізиці. Серед кандидатів, на чию честь вона могла бути названа, були Оппенгеймер і Бете, а також Джон Менлі, директор групи університету Пердью в Лос-Аламосі (Менлі здалося фізикам занадто довгим, і в якості кандидатури деякий час використовувалося ім'я "Джон"). Для більшості ядерних процесів ефективний перетин 10 -24 см здається великим, як комору.


Примітки

  1. Світність колайдера. - elementy.ru / LHC / HEP / measures / luminosity
  2. 1 2 Evaluated Nuclear Data File (ENDF). - www.nndc.bnl.gov/exfor/endf00.jsp
  3. Malcolm Fairbairn, Thomas Schwetz. Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, 01 (2009) 037 - iopscience.iop.org/1475-7516/2009/01/037 /.
  4. A. Schirmacher and H. Winter. Phys. Rev. A 47 (1993) 4891 - link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevA.47.4891.
  5. www.symmetrymagazine.org - www.symmetrymagazine.org/cms/?pid=1000258

Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru