靶恩

靶恩（英语：Barn，符号为b，也可简称为靶）是一种面积单位，原先用于核物理中描述原子核及核反应的截面，现在则用于所有高能物理学领域中描述任何散射过程的截面，并通常能代表细小粒子发生相互作用的几率。

一个靶恩的定义为10⁻²⁸ m²（100 fm²），大约为一个铀原子核的截面面积。靶恩也在核四极共振和核磁共振中用作面积单位，量化核子与电场斜率之间的交互作用。虽然靶恩并不是国际单位制单位，但由于长期使用于粒子物理学而被承认。^[1]它是国际单位制所接受的少数单位之一，也是最近期被承认的（节和巴是其他可接受有限使用的非国际单位制单位）。^[2]

词源

靶恩来源于二次世界大战对原子弹的研究中，普渡大学的物理学家Marshall Holloway和Charles P. Baker在研究把中子撞击原子核时，需要一个表示原子核大致横截面积（10⁻²⁸ m²）的单位。美国棒球运动中有句俚语叫做“准头差得打不中粮仓（英语：barn）”（Can't hit the broad side of a barn）^[3]，而原子核对于加速器来说算是个挺大的目标，因此曼哈顿计划里的物理学家就采用了“barn”这个单位名。最初他们希望这源自美国俚语的名称能掩饰他们对核子结构的研究，但最后该单位成为了粒子物理学中的标准单位。^[4][5]

常用词头

靶恩与国际单位制单位的转换

单位	符号	m2	cm2
百万靶	Mb	10−22	10−18
千靶	kb	10−25	10−21
靶	b	10−28	10−24
毫靶	mb	10−31	10−27
微靶	μb	10−34	10−30
纳靶	nb	10−37	10−33
皮靶	pb	10−40	10−36
飞靶	fb	10−43	10−39
阿靶	ab	10−46	10−42
仄靶	zb	10−49	10−45
么靶	yb	10−52	10−48

除了这些标准前缀之外，还有outhouse（意为“茅房”，1 μb = 10⁻³⁴ m²）、shed（意为“棚子”，10⁻²⁴ b (1 yb) = 10⁻⁵² m²）两个不常用的单位别名。^[6]

单位转换

计算出的截面通常以ħ²c²/GeV²表示（约0.3894 mb）。

带词头的国际单位制单位

使用国际单位制时，单位也可以写作平方飞米（fm²）。

靶恩与平方国际单位制单位的转换

1 pm² = 10 kb

1 fm² = 10 mb

1 am² = 10 nb

1 zm² = 10 fb

1 ym² = 10 zb

逆飞靶

“逆飞靶”（fb⁻¹）是用来量度目标截面上每飞靶面积中的粒子撞击事件总数，并且是光度的时间积分的标准单位。

在粒子加速器中，两束粒子在一段时间内互相撞击，离子束的截面面积单位为飞靶。总共的撞击数与这段时间内撞击的光度呈正比。因此，要计算撞击数，能够取光度的时间积分，并乘以这些撞击事件的截面面积之和。此数单位为逆飞靶，并指定时间段（如：九个月内100 fb⁻¹）。逆飞靶常常用来表示粒子撞击器的生产率。^[7][8]

费米实验室在21世纪第一个十年内制造了10 fb⁻¹。^[9]费米实验室的兆电子伏特加速器用了4年，在2005年达到了1 fb⁻¹产量；欧洲核子研究中心大型强子对撞机的两项实验，超环面仪器和紧凑缈子线圈，单单在2011年一年内达到了5 fb^-1的质子－质子数据。^{[10][11][12][13][14][15]}

用例

用一个简单的例子，如一条粒子束线在瞬时光度为300 × 10³⁰ cm⁻²s⁻¹ = 300 μb⁻¹s⁻¹下运行8个小时（28,800秒），那所采集的数据在这段时间内的总量就会是8,640,000 μb⁻¹ = 8.64 pb⁻¹ = 0.00864 fb⁻¹。

参见

• 数量级 (面积)