Barn

Physikalische Einheit
Einheitenname	Barn
Einheitenzeichen	${\displaystyle \mathrm {b} }$
Physikalische Größe	Wirkungsquerschnitt
Formelzeichen	${\displaystyle \sigma }$
Dimension	${\displaystyle {\mathsf {L^{2}}}}$
In SI-Einheiten	${\displaystyle \mathrm {1\;b=10^{-28}\;m^{2}} }$
Benannt nach	englisch Barn, „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. Es ist in den Staaten der EU und in der Schweiz 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 ${\textstyle \int L\,\mathrm {d} t}$ oft den Kehrwert der Einheit, insbesondere inverse Pikobarn und inverse Femtobarn:

${\displaystyle \mathrm {1\;pb^{-1}=10^{36}\;cm^{-2}} \,}$,

${\displaystyle \mathrm {1\;fb^{-1}=10^{39}\;cm^{-2}} \,}$.

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 “as big as a barn” (deutsch: „groß wie ein Scheunentor“) erschien.

Shed

Die Einheit Shed (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

1. ↑ 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)
2. ↑ Richtlinie 80/181/EWG (PDF)
3. ↑ Einheitenverordnung
4. ↑ M. G. Holloway, C. P. Baker: How the barn was born. In: Physics Today, Juli 1972
5. ↑ Nuclear Glossary