Un granero (símbolo: b ) es una unidad métrica de área igual a10 −28 m 2 (100 fm 2 ). Originalmente utilizado en física nuclear para expresar el área de sección transversal de núcleos y reacciones nucleares , hoy en día también se utiliza en todos los campos de la física de altas energías para expresar las secciones transversales de cualquier proceso de dispersión , y se entiende mejor como una medida de probabilidad. de interacción entre pequeñas partículas. Un granero es aproximadamente el área de la sección transversal de un núcleo de uranio . El granero es también la unidad de área utilizada en resonancia de cuadrupolo nuclear y resonancia magnética nuclear.cuantificar la interacción de un núcleo con un gradiente de campo eléctrico . Si bien el granero nunca fue una unidad SI , el organismo de estándares SI lo reconoció en el octavo folleto SI (reemplazado en 2019) debido a su uso en física de partículas . [1]
Granero | |
---|---|
Unidad de sistema | partículas fisicas |
Unidad de | área |
Símbolo | B |
Lleva el nombre de | el lado ancho de un granero |
Conversiones | |
1 b en ... | ... es igual a ... |
Unidades base SI | 10 −28 m 2 |
no estándar | 100 fm 2 |
unidades naturales | 2,568 19 × 10 −3 MeV −2 |
Etimología
Durante la investigación del Proyecto Manhattan sobre la bomba atómica durante la Segunda Guerra Mundial , los físicos estadounidenses de la Universidad de Purdue necesitaban una unidad secreta para describir el área transversal aproximada presentada por el núcleo típico ( 10-28 m 2 ) y decidieron " granero ". Consideraron que este era un gran objetivo para los aceleradores de partículas que debían tener golpes directos en los núcleos, y el idioma estadounidense "no podría golpear el lado ancho de un granero" se refiere a alguien cuyo objetivo es muy malo. [2] Inicialmente esperaban que el nombre oscureciera cualquier referencia al estudio de la estructura nuclear; eventualmente, la palabra se convirtió en una unidad estándar en física nuclear y de partículas. [3] [4]
Versiones con prefijo de uso común
Unidad | Símbolo | m 2 | cm 2 |
---|---|---|---|
megabarn | megabyte | 10 −22 | 10 −18 |
kilobarn | kb | 10 −25 | 10 −21 |
granero | B | 10 −28 | 10 -24 |
milibarn | megabyte | 10 −31 | 10 −27 |
microgranero | μb | 10 −34 | 10 −30 |
nanogranero | nótese bien | 10 −37 | 10 −33 |
picobarn | pb | 10 −40 | 10 −36 |
femtobarn | pensión completa | 10 −43 | 10 −39 |
attobarn | ab | 10 −46 | 10 −42 |
zeptobarn | zb | 10 −49 | 10 −45 |
yoctobarn | yb | 10 −52 | 10 −48 |
Otras unidades relacionadas son el retrete (1 μb, o 10 −34 m 2 ) y el cobertizo (10 −24 b (1 yb), o 10 −52 m 2 ), aunque rara vez se utilizan en la práctica. [7]
Conversiones
Las secciones transversales calculadas a menudo se dan en términos de gigaelectronvoltios ( GeV ), mediante la conversión ħ 2 c 2 / GeV 2 =0.3894 mb =38 940 am 2 .
En unidades naturales (donde ħ = c = 1), esto se simplifica a GeV −2 =0.3894 mb =38 940 am 2 .
granero | GeV −2 |
---|---|
1 mb | 2,568 19 GeV −2 |
1 pb | 2.568 19 × 10 −9 GeV −2 |
0.389379 mb | 1 GeV −2 |
0.389379 pb | 1 × 10 −9 GeV −2 |
Unidades SI con prefijo
En SI, se pueden usar unidades como femtómetros cuadrados (fm 2 ).
1 pm 2 = 10 kb |
1 fm 2 = 10 mb |
1 am 2 = 10 nb |
1 zm 2 = 10 fb |
1 ym 2 = 10 zb |
Femtobarn inverso
El femtobarn inverso (fb- 1 ) es la unidad que se usa típicamente para medir el número de eventos de colisión de partículas por femtobarn de la sección transversal del objetivo , y es la unidad convencional para la luminosidad integrada en el tiempo . Por lo tanto, si un detector se ha acumulado100 fb −1 de luminosidad integrada, se espera encontrar 100 eventos por femtobarn de sección transversal dentro de estos datos.
Considere un acelerador de partículas donde dos corrientes de partículas, con áreas de sección transversal medidas en femtobarns, se dirigen a colisionar durante un período de tiempo. El número total de colisiones será directamente proporcional a la luminosidad de las colisiones medidas durante este tiempo. Por lo tanto, el recuento de colisiones se puede calcular multiplicando la luminosidad integrada por la suma de la sección transversal para esos procesos de colisión. Este recuento se expresa luego como femtobarns inversos para el período de tiempo (p. Ej., 100 fb −1 en nueve meses). Los femtobarns inversos a menudo se citan como una indicación de la productividad del colisionador de partículas . [8] [9]
Fermilab producido10 fb −1 en la primera década del siglo XXI. [10] El Tevatron de Fermilab tardó aproximadamente 4 años en alcanzar1 fb −1 en 2005, mientras que dos de los experimentos del LHC del CERN , ATLAS y CMS , alcanzaron5 fb −1 de datos protón-protón solo en 2011. [11] [12] [13] [14] [15] [16] En abril de 2012, el LHC logró la energía de colisión de8 TeV con un pico de luminosidad de 6760 microbarns inversos por segundo; en mayo de 2012, el LHC entregó 1 femtobarn inverso de datos por semana a cada colaboración de detector. Se logró un récord de más de 23 fb −1 durante 2012. [17] En noviembre de 2016, el LHC había logrado40 fb −1 durante ese año, superando significativamente la meta establecida de25 fb −1 . [18] En total, la segunda ejecución del LHC arrojó alrededor de150 fb −1 para ATLAS y CMS en 2015-2018. [19]
Ejemplo de uso
Como ejemplo simplificado, si una línea de luz se ejecuta durante 8 horas (28 800 segundos) a una luminosidad instantánea de300 × 10 30 cm −2 ⋅s −1 =300 μb −1 ⋅s −1 , entonces recopilará datos que suman una luminosidad integrada de8 640 000 μb -1 =8,64 pb −1 =0,008 64 fb −1 durante este período. Si esto se multiplica por la sección transversal, se obtiene un número adimensional que sería simplemente el número de eventos de dispersión esperados.
Ver también
- " Agitar " una unidad de tiempo creada por las mismas personas al mismo tiempo que "Granero"
- Órdenes de magnitud (área)
- Lista de unidades de medida inusuales
- Lista de unidades de medida humorísticas
Referencias
- ^ "Unidades ajenas al SI aceptadas para su uso con el SI, y unidades basadas en constantes fundamentales" . Folleto SI (8ª edición) . BIPM . Mayo de 2006 . Consultado el 13 de marzo de 2009 .
- ^ "La Gran Manzana:" No se puede golpear el lado ancho de un granero "(dicho de béisbol)" . 11 de agosto de 2014.
- ^ Mike Perricone (febrero de 2006). "Señal a fondo" . Revista Symmetry . 3 (1): 4. Archivado desde el original el 16 de febrero de 2009 . Consultado el 13 de marzo de 2009 .
- ^ Doreen Wackeroth, Leila Belkora (ed.). "Sección transversal" (PDF) . Física de alta energía sin dolor . Oficina de Educación Científica del Fermilab . Consultado el 13 de marzo de 2009 .CS1 maint: texto adicional: lista de autores ( enlace )
- ^ Russ Rowlett (1 de septiembre de 2004). "Unidades: S" . ¿Cuantos? Diccionario de unidades de medida . Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill . Consultado el 14 de diciembre de 2009 .
- ^ Green, Jonathon (diciembre de 1987). Diccionario de jerga . Routledge Kegan y Paul. pag. 487. ISBN 0-7100-9919-3. Consultado el 14 de diciembre de 2009 .
- ^ "Glosario nuclear" . Glosario nuclear. 2004-05-27 . Consultado el 8 de abril de 2011 .
- ^ Kate Metropolis (21 de julio de 2004). "Comprender la luminosidad a través de 'granero', una unidad que ayuda a los físicos a contar eventos de partículas" . Servicio de noticias de Stanford . Consultado el 13 de marzo de 2009 .
- ^ Mason Inman, Emily Ball (16 de abril de 2004). "La vida luminosa de PEP-II" . SLAC . Archivado desde el original el 2 de junio de 2009 . Consultado el 13 de marzo de 2009 .
- ^ "10 femtobarns inversos: ¡tiempo de celebración en el Fermilab!" . Science20.com. 12 de diciembre de 2010 . Consultado el 8 de abril de 2011 .
- ^ "¿Qué haremos con todos estos datos?" . Pauline Gagnon, Diarios cuánticos. 17 de octubre de 2011.
- ^ "CDF, DZero alcanzan 5 femtobarns inversos de luminosidad" . Fermilab hoy. 26 de septiembre de 2008 . Consultado el 23 de julio de 2011 .
- ^ "Los experimentos del LHC alcanzan un hito récord en los datos" . Revista Symmetry. 17 de junio de 2011 . Consultado el 23 de julio de 2011 .
- ^ "Gracias al ajuste fino reciente, el LHC ya ha entregado 2 femtobarns inversos de datos este año; la luminosidad máxima ahora es de más de 2x10 ^ 33" . CERN . 5 de agosto de 2011 . Consultado el 5 de agosto de 2011 .
- ^ "Informe LHC: ¡2 femtobarns inversos!" . Boletín CERN. 2011-08-05 . Consultado el 6 de agosto de 2011 .
- ^ "La ejecución de protones del LHC para 2011 llega a una conclusión exitosa" . Oficina de Prensa del CERN. 2011-10-31 . Consultado el 31 de octubre de 2011 .
- ^ "Gráficos de luminosidad del LHC" . CERN. 2012-12-17. Archivado desde el original el 19 de febrero de 2013.
- ^ "LHC rompe objetivos para 2016 ejecutar | CERN" . hogar.cern . Consultado el 2 de noviembre de 2016 .
- ^ "Informe LHC: Los últimos días de Run 2 | CERN" . hogar.cern . Consultado el 7 de diciembre de 2018 .
enlaces externos
- Citación de la IUPAC por este uso de "granero"