基础与自然单位
靶恩
/ barn /
当你需要一个单位时,要把它的大小定得与所量之物相称;你不会用吨来称钻石。截面——那个表示粒子相互作用可能性的有效靶面积——按日常标准小得荒唐,于是物理学家发明了一个与之相称的单位。带着几分战时的幽默,他们把它叫作「靶恩」,因为对他们来说,击中这么大的一个原子核,简直像击中一座谷仓的宽墙面一样容易(barn 在英文里就是「谷仓」)。
一靶恩是十的负二十八次方平方米的面积,大约相当于一个铀原子核的横截面积。这听起来小得可笑,确实如此——但它对核截面来说是个顺手的大小,于是就流行开来。和别的单位一样,词头可以缩放它:一毫靶恩是靶恩的千分之一,一微靶恩是百万分之一,而高能对撞机上那些极其罕见的过程,则用飞靶恩(靶恩的千万亿分之一)甚至更小的单位来度量。靶恩的数目越小,相互作用就越罕见。
靶恩之所以重要,是因为它是每一个相互作用概率被标注时所用的工作单位,从反应堆物理到新粒子的发现都用它。实验者还会用「靶恩的倒数」(比如飞靶恩的倒数)来谈积分亮度,它计量他们已积累了多少束流照射量;把它乘以以靶恩为单位的截面,靶恩就相互抵消,剩下一个表示预期事件数的纯数。一处可爱的诚实:这名字本是个玩笑,如今却是一个正式、精确定义的单位——足以证明物理学家乐于把一个好双关一旦叫开就一直留着。
一个典型的核反应截面可能有几靶恩,而在大型强子对撞机上产生一个希格斯玻色子的截面只有几十皮靶恩——大约小一千亿倍。这个单位的各种词头,恰好涵盖了这一巨大的稀有程度跨度。
靶恩及其极小的分数单位,度量一种相互作用有多罕见。
靶恩是面积单位,用于截面——它本身并不是概率单位。它的名字起初是战时俚语(「大得像谷仓」),如今已是一个标准、精确定义的单位。
又称
另见