Barn

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

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

Das Barn ist keine SI-Einheit.[1] Es ist in den Staaten der EU[2] und der Schweiz[3] eine gesetzliche Einheit für die Angabe von Wirkungsquerschnitten, also keine allgemeingültige Flächeneinheit.

Ein Barn liegt in der Größenordnung des geometrischen Querschnitts schwerer Atomkerne wie etwa Uran.

Definition[Bearbeiten]

1 b = 100 fm2 = 10−24 cm2 oder 10−28 m2.

Zu einer Zahlenangabe in Barn gehören immer drei weitere Aussagen: Einfangendes Teilchen, einzufangendes Teilchen und dessen Energie, z. B. "Bor-10 hat für thermische Neutronen einen Wirkungsquerschnitt von 3837 Barn".[4] Weil sich der Wirkungsquerschnitt eines einfangenden Atoms für ein solches heran fliegendes Teilchen als Kreisfläche zeigt (trifft es diese Fläche oder fliegt es daran vorbei und entkommt so dem Einfang?), eignet sich die Größe dieser Kreisfläche für die Definition.

Übliche dezimale Teile[Bearbeiten]

Kleine Wirkungsquerschnitte werden in Millibarn (mb), Mikrobarn (µb), Nanobarn (nb) oder Picobarn (pb) angegeben. Beispielsweise ist

1 pb = 10−12 b = 10−40 m2.

Shed[Bearbeiten]

Die Einheit Shed[5] 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 = 10−52 m2.

Wortherkunft[Bearbeiten]

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 amerikanischen Kernwaffenentwicklung (Manhattan-Projekt) mitwirkten. Dabei spielte es eine Rolle, dass ein Wirkungsquerschnitt dieser Größe für Kernreaktionen “as big as a barn” (deutsch: „groß wie ein Scheunentor“) erschien.[6]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Physikalisch-Technische Bundesanstalt: PTB-Mitteilungen 117 (2007), Heft 2, S. 22. „Das Internationale Einheitensystem” (PDF; 1,4 MB)
  2. Richtlinie 80/181/EWG
  3. Einheitenverordnung
  4. Ulrich Baudis, Rudolf Fichte: Boron. In: Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH, Weinheim 2012, doi:10.1002/14356007.a04_281.
  5. Nuclear Glossary
  6. M. G. Holloway, C. P. Baker, How the barn was born, Physics Today, Juli 1972