Barn (unit)

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.

Etimologi 
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. 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

Versi awalan yang biasa digunakan 

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.

Penukaran 
Keratan rentas yang dikira sering diberikan dalam bentuk gigaelektronvolt (GeV), menerusi penukaran ħ2c2/GeV2 =  mb =  am2.

Dalam unit semula jadi (di mana ħ = c = 1), ini menjadi GeV−2 =  mb =  am2.

Unit SI dengan awalan 
Dalam SI, unit seperti femtometer persegi (fm2) boleh digunakan.

Femtobarn songsang 
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.

Fermilab menghasilkan  fb-1 pada dekad pertama abad ke-21. Tevatron di Fermilab mengambil masa sekitar 4 tahun untuk mencapai  fb-1 pada 2005, manakala dua eksperimen LHC di CERN, iaitu ATLAS dan CMS, mencapai lebih dari  fb-1 data proton–proton bagi 2011 sahaja. Pada April 2012, LHC mencapai tenaga perlanggaran setinggi  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. Pada November 2016, LHC mencapai  fb-1 untuk sepanjang tahun itu, melebihi sasaran  fb-1. Secara keseluruhan, operasi kedua LHC menghasilkan sekitar  fb-1 untuk kedua-dua ATLAS dan CMS pada 2015–2018.

Contoh penggunaan 
Sebagai contoh mudah, jika garis alur beroperasi selama 8 jam (28 800 saat) pada luminositi seketika sebanyak  × 1030 cm-2·s-1   µb-1·s-1, maka ia akan mengumpulkan data bersamaan luminositi kamiran sebanyak  µb-1 =  pb-1 =  fb-1 dalam tempoh ini. Sekiranya ini digandakan dengan keratan rentas, maka nombor tanpa dimensi diperoleh, iaitu jumlah peristiwa serakan dijangka.

Lihat juga 

 "Shake" unit masa yang dipelopor oleh orang dan pada masa yang sama seperti "Barn"
 Peringkat magnitud (luas)

Rujukan

Pautan luar 

 Rujukan IUPAC untuk penggunaan "barn"
Fizik zarah
Unit metrik bukan SI