基礎與自然單位

靶恩

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當你需要一個單位時,要把它的大小定得與所量之物相稱;你不會用噸來稱鑽石。截面——那個表示粒子交互作用可能性的有效靶面積——按日常標準小得荒唐,於是物理學家發明了一個與之相稱的單位。帶著幾分戰時的幽默,他們把它叫作「靶恩」,因為對他們來說,擊中這麼大的一個原子核,簡直像擊中一座穀倉的寬牆面一樣容易(barn 在英文裡就是「穀倉」)。

一靶恩是十的負二十八次方平方米的面積,大約相當於一個鈾原子核的橫截面積。這聽起來小得可笑,確實如此——但它對核截面來說是個順手的大小,於是就流行開來。和別的單位一樣,詞頭可以縮放它:一毫靶恩是靶恩的千分之一,一微靶恩是百萬分之一,而高能對撞機上那些極其罕見的過程,則用飛靶恩(靶恩的千萬億分之一)甚至更小的單位來度量。靶恩的數目越小,交互作用就越罕見。

靶恩之所以重要,是因為它是每一個交互作用概率被標註時所用的工作單位,從反應爐物理到新粒子的發現都用它。實驗者還會用「靶恩的倒數」(比如飛靶恩的倒數)來談積分亮度,它計量他們已積累了多少束流照射量;把它乘以以靶恩為單位的截面,靶恩就相互抵消,剩下一個表示預期事件數的純數。一處可愛的誠實:這名字本是個玩笑,如今卻是一個正式、精確定義的單位——足以證明物理學家樂於把一個好雙關一旦叫開就一直留著。

一個典型的核反應截面可能有幾靶恩,而在大型強子對撞機上產生一個希格斯玻色子的截面只有幾十皮靶恩——大約小一千億倍。這個單位的各種詞頭,恰好涵蓋了這一巨大的稀有程度跨度。

靶恩及其極小的分數單位,度量一種交互作用有多罕見。

靶恩是面積單位,用於截面——它本身並不是概率單位。它的名字起初是戰時俚語(「大得像穀倉」),如今已是一個標準、精確定義的單位。

又稱
bmillibarnfemtobarnbarn (unit of area)巴恩