Сарай (шт.)
| Сарай | |
|---|---|
| Система единиц | физика элементарных частиц |
| Единица | область |
| Символ | б |
| Назван в честь | широкая сторона сарая |
| Конверсии | |
| 1 б в... | ... равно... |
| Базовые единицы СИ | 10 −28 м 2 |
| эквивалент | 100 фм 2 |
Сарай , обозначение: b ) — метрическая единица площади ( равная 10 −28 м 2 (100 фм 2 ). Первоначально использовавшийся в ядерной физике для выражения поперечного сечения площади ядер и ядерных реакций , сегодня он также используется во всех областях физики высоких энергий для выражения сечений любого процесса рассеяния и лучше всего понимается как мера вероятности взаимодействия между мелкими частицами. Амбар примерно равен площади поперечного сечения ядра урана . Сарай также является единицей площади, используемой в ядерном квадрупольном резонансе и ядерном магнитном резонансе для количественной оценки взаимодействия ядра с градиентом электрического поля . Хотя сарай никогда не был единицей СИ , орган по стандартизации СИ признал это в 8-й брошюре СИ (замененной в 2019 году) из-за его использования в физике элементарных частиц . [1]
Этимология
[ редактировать ]Во время в Манхэттенском проекте исследований атомной бомбы во время Второй мировой войны американские физики Маршалл Холлоуэй и Чарльз П. Бейкер работали в Университете Пердью над проектом, использующим ускоритель частиц для измерения сечений некоторых ядерных реакций. Согласно их рассказу, сделанному пару лет спустя, в декабре 1942 года они обедали в столовой и обсуждали свою работу. Они «посетовали», что для единицы поперечного сечения не существует названия, и поставили перед собой задачу разработать его. Сначала они пытались найти имя «какого-то великого человека, тесно связанного с этой областью», в честь которого они могли бы назвать подразделение, но безуспешно пытались найти подходящее имя. Они считали « Оппенгеймер » слишком длинным (оглядываясь назад, они считали, что «Оппи», возможно, было допустимым), и считали, что « Бете » слишком легко спутать с широко используемой греческой буквой « бета » . Затем они решили назвать его в честь Джона Мэнли , другого ученого, связанного с их работой, но посчитали, что «Мэнли» слишком длинное, а «Джон» слишком тесно связан с туалеты . Но эта последняя ассоциация в сочетании с «сельским происхождением» одного из ученых подсказала им термин « сарай », который также работал, потому что помещение было «действительно таким же большим, как сарай». По словам авторов, первое опубликованное использование этого термина было в (секретном) отчете Лос-Аламоса от конца июня 1943 года, соавторами которого были оба автора. [2]
Часто используемые версии с префиксом
[ редактировать ]Символ единицы измерения сарая (b) также является стандартным символом IEEE для бита . Другими словами, 1 Мб может означать один мегабарн или один мегабит.
| Единица | Символ | м 2 | см 2 |
|---|---|---|---|
| мегасарай | Мб | 10 −22 | 10 −18 |
| килобарр | КБ | 10 −25 | 10 −21 |
| сарай | б | 10 −28 | 10 −24 |
| миллибарн | мб | 10 −31 | 10 −27 |
| микросарай | мкб | 10 −34 | 10 −30 |
| наносарай | обратите внимание | 10 −37 | 10 −33 |
| пикобарн | пб | 10 −40 | 10 −36 |
| фемтобарн | ФБ | 10 −43 | 10 −39 |
| Атто ребенок | аб | 10 −46 | 10 −42 |
| Зептобарай | ЗБ | 10 −49 | 10 −45 |
| йоктобар | Мистер | 10 −52 | 10 −48 |
Конверсии
[ редактировать ]Расчетные сечения часто выражаются в обратных квадратах гигаэлектронвольт ( ГэВ −2 ), посредством преобразования ħ 2 с 2 / ГэВ 2 = 0,3894 мб = 38 940 утра 2 .
В натуральных единицах (где ħ = c = 1) это упрощается до ГэВ. −2 = 0,3894 мб = 38 940 утра 2 .
| сарай | ГэВ −2 |
|---|---|
| 1 мб | 2,568 19 ГэВ −2 |
| 1 пб | 2.568 19 × 10 −9 ГэВ −2 |
| 0,389379 мб | 1 ГэВ −2 |
| 0,389379 пб | 1 × 10 −9 ГэВ −2 |
Единицы СИ с префиксом
[ редактировать ]В системе СИ можно использовать такие единицы, как квадратные фемтометры (фм 2 ). Наиболее распространенной единицей измерения амбара с префиксом СИ является фемтобарн, равный десятой доли квадратного зептометра. Во многих научных работах, посвященных физике высоких энергий, упоминаются количества долей фемтобарнного уровня.
|
|
Обратный фемтобарн
[ редактировать ]Обратный фемтобарн (fb −1 ) — это единица, обычно используемая для измерения количества событий столкновений частиц на фемтобарн поперечного сечения цели , и является общепринятой единицей интегрированной во времени светимости . Таким образом, если детектор накопил 100 фб −1 Интегральной светимости в этих данных можно ожидать найти 100 событий на фемтобарн поперечного сечения.
Рассмотрим ускоритель частиц , в котором два потока частиц с площадью поперечного сечения, измеряемой в фемтобарнах, направлены на столкновение в течение определенного периода времени. Общее количество столкновений будет прямо пропорционально светимости столкновений, измеренной за это время. Следовательно, количество столкновений можно рассчитать, умножив интегральную светимость на сумму поперечных сечений этих процессов столкновений. Затем это количество выражается в обратных фемтобарнах за период времени (например, 100 фб). −1 за девять месяцев). Обратные фемтобарны часто называют показателем производительности коллайдера частиц . [6] [7]
Фермилаб произвел 10 фб −1 в первом десятилетии XXI века. [8] Фермилаба Тэватрону потребовалось около 4 лет, чтобы достичь 1 фб. −1 в 2005 году, в то время как два эксперимента CERN на LHC , ATLAS и CMS , достигли скорости более 5 фб. −1 протон-протонных данных только за 2011 год. [9] [10] [11] [12] [13] [14] В апреле 2012 года БАК достиг энергии столкновения 8 ТэВ с пиком светимости 6760 обратных микробарнов в секунду; к маю 2012 года БАК доставлял по 1 обратному фемтобарну данных в неделю каждой коллаборации детекторов. Рекорд более 23 фб −1 было достигнуто в течение 2012 года. [15] По состоянию на ноябрь 2016 года БАК достиг 40 фб. −1 за этот год, значительно превысив заявленную цель в 25 фб. −1 . [16] В общей сложности второй запуск БАК доставил около 150 фб. −1 как для ATLAS, так и для CMS в 2015–2018 гг. [17]
Пример использования
[ редактировать ]В качестве упрощенного примера, если луч работает в течение 8 часов (28 800 секунд) при мгновенной светимости 300 × 10 30 см −2 ⋅s −1 = 300 мкб −1 ⋅s −1 , то он соберет данные общей интегральной яркостью 8 640 000 мкб. −1 = 8,64 пб −1 = 0,008 64 фб −1 в этот период. Если это умножить на сечение, то получится безразмерное число, равное числу ожидаемых актов рассеяния.
См. также
[ редактировать ]- « Шейк », единица времени, созданная теми же людьми одновременно с сараем.
- Порядки величины (площадь)
- Список необычных единиц измерения
- Список юмористических единиц измерения
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Единицы, не относящиеся к системе СИ, принятые к использованию вместе с системой СИ, и единицы, основанные на фундаментальных константах» . Брошюра SI (8-е издание) . БИПМ . Май 2006 года . Проверено 13 марта 2009 г.
- ^ М.Г. Холлоуэй и К.П. Бейкер, «Заметка о происхождении термина «сарай»», LAMS-523 (отправлено 13 сентября 1944 г., выдано 5 марта 1947 г.). Перепечатано как Холлоуэй, Миннесота; Бейкер, CP (1972). «Как родился сарай». Физика сегодня . 25 (7): 9. дои : 10.1063/1.3070918 . Первоначальным опубликованным отчетом об этом блоке был Ч.П. Бейкер, М.Г. Холлоуэй, ЛДП Кинг и Р.Э. Шрайбер, «Поперечное сечение реакции 20(230, 240)10», [LAMS-2]( https://permalink.lanl .gov/object/tr?what=info:lanl-repo/lareport/LA-00002-MS ) (28 июня 1943 г.), который также определяет эту единицу в ее абстрактном виде.
- ^ Расс Роулетт (1 сентября 2004 г.). «Единицы: С» . Сколько? Словарь единиц измерения . Университет Северной Каролины в Чапел-Хилл . Проверено 14 декабря 2009 г.
- ^ Грин, Джонатон (декабрь 1987 г.). Словарь жаргона . Рутледж Кеган и Пол. п. 487. ИСБН 0-7100-9919-3 . Проверено 14 декабря 2009 г.
- ^ Крейг А. Стоун, доктор философии. «Глоссарий» . Язык ядра . Scientific Digital Visions, Inc. Архивировано из оригинала 30 июня 2007 г. Проверено 22 ноября 2022 г.
- ^ Кейт Метрополис (21 июля 2004 г.). «Понимание светимости через «сарай», единицу, которая помогает физикам подсчитывать события частиц» . Стэнфордская служба новостей. Архивировано из оригинала 10 мая 2009 г. Проверено 13 марта 2009 г.
- ^ Мейсон Инман, Эмили Болл (16 апреля 2004 г.). «Светлая жизнь PEP-II» . СЛАК . Архивировано из оригинала 2 июня 2009 года . Проверено 13 марта 2009 г.
- ^ «10 обратных фемтобарнов: время празднования в Фермилабе!» . Science20.com. 12 декабря 2010 года . Проверено 8 апреля 2011 г.
- ^ «Что мы будем делать со всеми этими данными?» . Полина Ганьон, «Квантовые дневники». 17 октября 2011 г.
- ^ «CDF, DZero достигают 5 обратных фемтобарнов светимости» . Фермилаб сегодня. 26 сентября 2008 года . Проверено 23 июля 2011 г.
- ^ «Эксперименты на БАКе достигли рекордного уровня сбора данных» . Журнал «Симметрия». 17 июня 2011 года . Проверено 23 июля 2011 г.
- ^ «Благодаря недавней точной настройке БАК уже в этом году предоставил 2 обратных фемтобарна данных; пиковая светимость теперь превышает 2x10^33» . ЦЕРН . 5 августа 2011 года . Проверено 5 августа 2011 г.
- ^ «Отчет БАК: 2 обратных фемтобарна!» . Бюллетень ЦЕРН. 05.08.2011 . Проверено 6 августа 2011 г.
- ^ «Протонный забег БАК в 2011 году завершился успешно» . Пресс-служба ЦЕРН. 31 октября 2011 г. Проверено 31 октября 2011 г.
- ^ «Графики светимости БАК» . ЦЕРН. 17 декабря 2012 г. Архивировано из оригинала 19 февраля 2013 г.
- ^ «БАК превосходит цели на 2016 год | ЦЕРН» . дом.церн . Проверено 2 ноября 2016 г.
- ^ «Отчет БАК: последние дни запуска 2 | ЦЕРН» . дом.церн . Проверено 7 декабря 2018 г.