Barn

Dieser Artikel behandelt die physikalische Maßeinheit. Zum norwegischen Spielfilm siehe Barn (Film).

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

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 ist keine SI-Einheit.^[1] Es ist in den Staaten der EU^[2] und in der Schweiz^[3] 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

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

1 pb = 10⁻¹² b = 10⁻⁴⁰ m².

Shed

Die Einheit Shed^[4] (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 = 10⁻⁵² 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.^[5]