Granero (unidad)

Un granero (símbolo: b ) es una unidad métrica de área no perteneciente al SI igual a10 ⁻²⁸  m ² (100 fm ² ). Esto corresponde al área de un cuadrado con lado 10 ⁻¹⁴  m (10 fm ) o un círculo de diámetro aproximadamente 1,128 × 10 ⁻¹⁴  m (11,28  fm).

Originalmente utilizado en física nuclear para expresar el área de la sección transversal de núcleos y reacciones nucleares , hoy en día también se utiliza en todos los campos de la física de altas energías para expresar las secciones transversales de cualquier proceso de dispersión , y se entiende mejor como una medida de la probabilidad de interacción entre partículas pequeñas. Un barn es aproximadamente el área de la sección transversal de un núcleo de uranio . El barn es también la unidad de área utilizada en resonancia cuadrupolar nuclear y resonancia magnética nuclear para cuantificar la interacción de un núcleo con un gradiente de campo eléctrico . Si bien el barn nunca fue una unidad del SI , el organismo de normalización del SI lo reconoció en el 8.º folleto del SI (sustituido en 2019) debido a su uso en física de partículas . ^{[ 1 ]}

Durante la investigación del Proyecto Manhattan sobre la bomba atómica durante la Segunda Guerra Mundial , los físicos estadounidenses Marshall Holloway y Charles P. Baker trabajaban en la Universidad de Purdue en un proyecto que utilizaba un acelerador de partículas para medir las secciones transversales de ciertas reacciones nucleares. Según un relato suyo de un par de años después, estaban cenando en una cafetería en diciembre de 1942 y discutiendo su trabajo. Se lamentaron de que no existiera un nombre para la unidad de sección transversal y se propusieron crear uno. Inicialmente intentaron con epónimos, nombres de "algunos grandes hombres estrechamente relacionados con el campo" en los que podrían basar la unidad, pero les costó encontrar uno apropiado. Consideraron que " Oppenheimer " era demasiado largo (en retrospectiva, pensaron que "Oppy" tal vez hubiera sido aceptable), y que " Bethe " se confundía fácilmente con la letra griega beta, de uso común. Luego consideraron nombrarla en honor a John Manley , otro científico asociado con su trabajo, pero consideraron que "Manley" era demasiado largo y que "John" estaba demasiado asociado con inodoros. Pero esta última asociación, combinada con los antecedentes rurales de uno de los científicos, les sugirió el término «granero», que también funcionaba porque la unidad era «realmente tan grande como un granero». Según los autores, el primer uso publicado del término fue en un informe (secreto) de Los Alamos de finales de junio de 1943, del cual los dos creadores figuraban como coautores. ^{[ 2 ]}

El símbolo de unidad para el barn (b) es también el símbolo estándar IEEE para bit , y ambos se utilizan comúnmente con prefijos SI, lo que puede dar lugar a ambigüedad.

Las secciones transversales calculadas pueden expresarse en términos de gigaelectronvoltios al cuadrado inverso ( GeV ⁻² ), mediante la conversión ħ ² c ² / GeV ² =0,3894  mb =38 940  am ² .

En unidades naturales (donde ħ = c = 1), esto se simplifica a GeV ⁻² =0,3894  mb =38 940  am ² .

El femtobarn inverso (fb ⁻¹ ) es la unidad que se usa típicamente para medir el número de eventos de colisión de partículas por femtobarn de sección transversal del objetivo , y es la unidad convencional para la luminosidad integrada en el tiempo . Por lo tanto, si un detector ha acumuladoCon una luminosidad integrada de 100  fb ⁻¹ , se espera encontrar 100 eventos por femtobarn de sección transversal dentro de estos datos.

Consideremos un acelerador de partículas donde dos flujos de partículas, con áreas de sección transversal medidas en femtobarns, se dirigen para colisionar durante un período de tiempo. El número total de colisiones será directamente proporcional a la luminosidad de las colisiones medidas durante este tiempo. Por lo tanto, el número de colisiones se puede calcular multiplicando la luminosidad integrada por la suma de las secciones transversales de esos procesos de colisión. Este número se expresa entonces como femtobarns inversos para el período de tiempo (por ejemplo, 100  fb⁻¹ en nueve meses). Los femtobarns inversos se citan a menudo como un indicador de ^{la productividad} del acelerador de partículas . ^{[ 4 ] [ 5 ]}

Fermilab produjo10  fb ⁻¹ en la primera década del siglo XXI. ^{[ 6 ]} El Tevatron de Fermilab tardó unos 4 años en alcanzar1  fb ⁻¹ en 2005, mientras que dos de los experimentos del LHC del CERN , ATLAS y CMS , alcanzaron más5  fb ⁻¹ de datos protón-protón solo en 2011. ^{[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]} En abril de 2012, el LHC alcanzó la energía de colisión de8  TeV con un pico de luminosidad de 6760 microbarns inversos por segundo; en mayo de 2012, el LHC entregó 1 femtobarn inverso de datos por semana a cada colaboración de detectores. Se alcanzó un récord de más de 23  fb ^{−1 durante 2012. [ 13 ]} En noviembre de 2016, el LHC había alcanzado40  fb ⁻¹ durante ese año, superando significativamente el objetivo declarado de25  fb ⁻¹ . ^{[ 14 ]} En total, la segunda fase del LHC ha entregado alrededor de150  fb ⁻¹ a ATLAS y CMS en 2015–2018. ^{[ 15 ]}

• " Agitar ", una unidad de tiempo creada por las mismas personas al mismo tiempo que el granero
• Órdenes de magnitud (área)
• Lista de unidades de medida inusuales
• Lista de unidades de medida humorísticas

• Citación IUPAC para este uso de "granero"