Jednotka barn

Barn [b]
je jednotka účinného průřezu používaná v jaderné a částicové fyzice pro kvantitativní vyjádření pravděpodobnosti interakce částic s atomovými jádry nebo s jinými částicemi.

Přestože má barn rozměr plochy, jde o efektivní plochu, která charakterizuje pravděpodobnost daného typu jaderné reakce, rozptylu nebo záchytu částice. Velký účinný průřez znamená, že reakce probíhá snadno, malý průřez naopak že jde o vzácný jev. V praxi se často pracuje s milibarn (mb), mikrobarn (μb) nebo s nanobarn (nb) a femtobarn (fb), zejména u urychlovačů vysokých energií.

Původ názvu barn

Pojmenování má kořeny v projektu Manhattan. Dva američtí fyzikové Marshall Holloway a Charles Baker na Purdueově univerzitě v roce 1942 hledali krycí označení pro jednotku 10-24 cm2, která se jim hodila při výpočtech neutronových reakcí s uranovými jádry. Na subatomární úrovni byla tato plocha ve skutečnosti obrovská, a fyzici žertem poznamenali, že zasáhnout jádro uranu neutronem je snadné jako „trefit stodolu“ (anglicky barn). Slovo se uchytilo jako neformální pracovní označení a po válce zůstalo v odborné literatuře i po odtajnění výzkumu.

Barn je tak jednou z mála jednotek s humorným původem, která se v plně seriózní vědě používá dodnes. S ní bývá historicky zmiňována i dvojice méně rozšířených jednotek shed (stáj) a outhouse, ty se ale v praxi neujaly.

Použití v praxi

V neutronové fyzice se účinné průřezy běžně pohybují v řádech jednotek až stovek barn. Například tepelné neutrony mají pro štěpení uranu-235 účinný průřez přibližně 580 b, pro záchyt v kadmiu dokonce tisíce barn. Oproti tomu v experimentech na vysokoenergetických srážečích (LHC, Tevatron) se pracuje s průřezy řádu pikobarnů až femtobarnů – a integrovaná luminozita experimentů se proto udává v obrácené jednotce, fb-1.

Viz též