Barn

Physikalische Einheit
Einheitenname	Barn
Einheitenzeichen	<math>\mathrm{b}</math>
Physikalische Größe	Wirkungsquerschnitt
Formelzeichen	<math>\sigma</math>
Dimension	<math>\mathsf{L^2}</math>
In SI-Einheiten	<math>\mathrm{1 \; b = 10^{-28} \; m^2}</math>
Benannt nach	, „Scheune“
Abgeleitet von	Quadratmeter

Das Barn b (engl. für ‚Scheune‘) ist eine Maßeinheit der Fläche, die zur Angabe von Wirkungsquerschnitten in der Atom-, Kern- und Teilchenphysik verwendet wird.

Das Barn ist keine SI-Einheit.<ref>Das Internationale Einheitensystem (SI). Deutsche Übersetzung der BIPM-Broschüre „Le Système international d‘unités/The International System of Units (8e edition, 2006)“. In: PTB-Mitteilungen. Band 117, Nr. 2, 2007, S. 156 (hs-heilbronn.de [PDF; 1,4 MB]).  Online-Version (PDF; 1,4 MB) (Memento vom 4. März 2016 im Internet Archive)</ref> Es ist in den Staaten der EU<ref>Richtlinie 80/181/EWG (PDF)Vorlage:Abrufdatum</ref> und in der Schweiz<ref>Einheitenverordnung</ref> eine gesetzliche Einheit für die Angabe von Wirkungsquerschnitten, also keine allgemeingültige Flächenmaßeinheit.

Ein Barn liegt in der Größenordnung des geometrischen Querschnitts schwerer Atomkerne wie etwa Uran. Die Definition ist:

1 b = 10⁻²⁴ cm² = 10⁻²⁸ m² = 100 fm².

Übliche dezimale Teile

Für kleine Wirkungsquerschnitte werden SI-Präfixe verwendet, wie Millibarn (mb), Mikrobarn (μb), Nanobarn (nb) oder Pikobarn (pb). Beispielsweise ist

1 pb = 10⁻¹² b = 10⁻⁴⁰ m².

Inverse Barn

Bei Experimenten mit kollidierenden Teilchenstrahlen verwendet man als Maß für die über die Zeit aufsummierte (integrierte) Luminosität <math display="inline">\int L\,\mathrm d t</math> oft den Kehrwert der Einheit, insbesondere inverse Pikobarn und inverse Femtobarn:

<math>\mathrm{1\;pb^{-1}=10^{36}\;cm^{-2}}\,</math>,

<math>\mathrm{1\;fb^{-1}=10^{39}\;cm^{-2}}\,</math>.

Wortherkunft

Die Bezeichnung barn für die bereits übliche Wirkungsquerschnitt-Einheit 10⁻²⁴ cm² wurde im Dezember 1942 von zwei Wissenschaftlern der Purdue University eingeführt, die an der US-amerikanischen Kernwaffenentwicklung (Manhattan-Projekt) mitwirkten. Dabei spielte es eine Rolle, dass ein Wirkungsquerschnitt dieser Größe für Kernreaktionen “” (deutsch: „groß wie ein Scheunentor“) erschien.<ref>M. G. Holloway, C. P. Baker: How the barn was born. In: Physics Today, Juli 1972</ref>

Shed

Die Einheit Shed<ref>Nuclear Glossary</ref> (engl. für „Schuppen“) war zur Beschreibung sehr kleiner Wirkungsquerschnitte, vor allem von Neutrino-Reaktionen, gedacht, konnte sich aber nie richtig durchsetzen. Es gilt

1 shed = 10⁻²⁴ b = 1 yb = 10⁻⁵² m².

Einzelnachweise

<references />