حظيرة (وحدة)

📅 آخر تحديث: ٢٣ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٣ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 1 صور
الموسوعة الحرة

الحظيرة (رمزها: b ) هي وحدة قياس مساحة غير تابعة للنظام الدولي للوحدات ، وتساوي10⁻²⁸ م²  (100 فم² ) . وهذا يعادل مساحة مربع طول ضلعه 10⁻¹⁴ متر  (10 فيمتومتر ) أو دائرة قطرها تقريبًا 1.128 × 10 −14  م (11.28  فم).

استُخدمت وحدة البارن في الأصل في الفيزياء النووية للتعبير عن مساحة المقطع العرضي للنوى والتفاعلات النووية ، وتُستخدم اليوم أيضًا في جميع مجالات فيزياء الطاقة العالية للتعبير عن المقاطع العرضية لأي عملية تشتت ، ويُفهم على أفضل وجه كمقياس لاحتمالية التفاعل بين الجسيمات الصغيرة. البارن تقريبًا هو مساحة المقطع العرضي لنواة اليورانيوم . كما تُستخدم البارن كوحدة مساحة في الرنين النووي الرباعي الأقطاب والرنين المغناطيسي النووي لتحديد تفاعل النواة مع تدرج المجال الكهربائي . مع أن البارن لم تكن وحدة معتمدة في النظام الدولي للوحدات (SI )، فقد أقرّها النظام الدولي للوحدات في كتيبه الثامن (الذي تم استبداله عام 2019) نظرًا لاستخدامها في فيزياء الجسيمات . [ 1 ]

أصل الكلمة

صورة لذرة الهيليوم-4 ؛ يبلغ المقطع العرضي لنواتها حوالي 0.1 بارن.

خلال أبحاث مشروع مانهاتن حول القنبلة الذرية في الحرب العالمية الثانية ، كان الفيزيائيان الأمريكيان مارشال هولواي وتشارلز ب. بيكر يعملان في جامعة بيردو على مشروع يستخدم مُسرِّع جسيمات لقياس المقاطع العرضية لبعض التفاعلات النووية. ووفقًا لروايتهما بعد ذلك بسنتين، كانا يتناولان العشاء في كافتيريا في ديسمبر 1942 ويتناقشان حول عملهما. أعربا عن أسفهما لعدم وجود اسم لوحدة قياس المقطع العرضي، وقررا ابتكار اسم لها. في البداية، حاولا استخدام أسماء شخصيات بارزة في هذا المجال، لكنهما واجها صعوبة في إيجاد اسم مناسب. اعتبرا اسم " أوبنهايمر " طويلًا جدًا (وبعد التفكير، اعتبرا أن "أوبي" ربما كان اسمًا مقبولًا)، ورأيا أن اسم " بيثي " يُخلط بسهولة مع الحرف اليوناني بيتا الشائع الاستخدام. ثم فكرا في تسميتها باسم جون مانلي ، وهو عالم آخر شارك في عملهما، لكنهما وجدا أن اسم "مانلي" طويل جدًا، وأن اسم "جون" مرتبط بشكل كبير بالمراحيض. لكن هذا الارتباط الأخير، بالإضافة إلى "الخلفية الريفية" لأحد العلماء، أوحى إليهم بمصطلح "الحظيرة"، الذي كان مناسبًا أيضًا لأن الوحدة كانت "كبيرة حقًا كحظيرة". ووفقًا للمؤلفين، كان أول استخدام منشور للمصطلح في تقرير (سري) صادر عن مختبر لوس ألاموس في أواخر يونيو 1943، والذي شارك في تأليفه كل من المؤلفين الأصليين. [ 2 ]

بادئات النظام الدولي للوحدات

إن رمز الوحدة للحظيرة (b) هو أيضًا رمز معيار IEEE للبت ، وكلاهما يستخدم بشكل شائع مع بادئات SI، مما قد يؤدي إلى الغموض.

مضاعفات النظام الدولي للوحدات لكلمة "حظيرة" (ب)
المضاعفات الفرعيةمضاعفات
قيمةرمز النظام الدولي للوحداتاسمقيمةرمز النظام الدولي للوحداتاسم
10 −1  بقاعدة البياناتديسيبرن10 1  بربتديكابارن
10 −2  بسي بيسنتيبارن10 2  بhbهيكتوبرن
10 −3  بملميليبارن10 3  بكيلوبايتكيلوبارن
10 −6  بميكروبحظيرة صغيرة10 6  بميجابايتميجابارن
10 −9  بملاحظةنانوبارن10 9  بجي بيجيجابارن
10 −12  بpbبيكوبارن10 12  بالسلتيرابارن
10 −15  بفيسبوكفيمتوبارن10 15  بالرصاصبيتابارن
10 −18  بأبأتوبارن10 18  بمي بيمولإكسابارن
10 −21  بzbزيبتوبارن10 21  بZbزيتابارن
10 −24  بybيوكتوبارن10 24  بYbيوتابارن
10 −27  بrbرونتوبارن10 27  بRbرونابارن
10 −30  بكيو بيكويكتوبارن10 30  بلاعب الوسطكويتابارن

التحويلات

يمكن التعبير عن المقاطع العرضية المحسوبة بدلالة مقلوب مربع الجيجا إلكترون فولت ( GeV −2 )، من خلال التحويل ħ 2 c 2 / GeV 2 =0.3894  ميجابايت =38 940  صباحًا 2 .

في الوحدات الطبيعية (حيث ħ = c = 1)، يتبسط هذا إلى GeV −2 =0.3894  ميجابايت =38 940  صباحًا 2 .

حظيرةGeV −2
1  ميجابايت2.568 19  GeV −2
1  بيكوغرام2.568 19 × 10 −9  GeV −2
0.389 379  ميجابايت1  جيجا إلكترون فولت −2
0.389 379  بيكوبا10 −9  GeV −2

مع البادئة

في النظام الدولي للوحدات، يمكن استخدام وحدة مثل الفيمتومتر المربع (fm² ) . الشكل الأكثر شيوعًا لوحدة البارن هو الفيمتوبارن، وهو يساوي عُشر الزيبتومتر المربع. تشير العديد من الأبحاث العلمية التي تتناول فيزياء الطاقة العالية إلى كميات تُشكل جزءًا من الفيمتوبارن.

التحويل من وحدات النظام الدولي للوحدات
SIحظائر
1  مساءً 210  كيلوبايت
1  fm 210  ميجابايت
1  صباحًا 210  نانوغرام
1  zm 210  فيسبوك
1  ym 210  zb
 غرفة واحدة 210  روبية
التحويل إلى وحدات النظام الدولي للوحدات
حظائرSIأسماء أخرى
1  ب100  fm 2
1  سي بي1  fm 2
1  ميجابايت0.1  fm² = 100000 am²​ 
1  ميكروغرام100  صباحًا 2[ 3 ]​
1  نانوغرام0.1  متر مربع = 100000  متر مربع
1  بيكوغرام100  زمرد 2
1  فيسبوك0.1  zm 2 = 100000  ym 2
1  أب100  متر مربع
1  زب0.1  متر مربع = 100000  متر مربع
1  يبر100  غرفة 2يصلط

فيمتوبارن معكوس

الفيمتوبارن العكسي (fb⁻¹ ) هو الوحدة المستخدمة عادةً لقياس عدد أحداث تصادم الجسيمات لكل فيمتوبارن من المقطع العرضي للهدف ، وهو الوحدة التقليدية للإضاءة المتكاملة زمنيًا . وبالتالي، إذا تراكم في الكاشف...100  fb −1 من اللمعان المتكامل، يتوقع المرء أن يجد 100 حدث لكل فيمتوبارن من المقطع العرضي ضمن هذه البيانات.

لنفترض وجود مُسرِّع جسيمات حيث يتم توجيه تيارين من الجسيمات، بمساحات مقطع عرضي تُقاس بالفمتوبارن، للتصادم على مدى فترة زمنية. يتناسب العدد الإجمالي للتصادمات طرديًا مع شدة الإشعاع المُقاسة خلال هذه الفترة. لذا، يُمكن حساب عدد التصادمات بضرب شدة الإشعاع المُتكاملة في مجموع مساحة المقطع العرضي لعمليات التصادم. يُعبَّر عن هذا العدد بعد ذلك بالفمتوبارن المعكوس للفترة الزمنية (على سبيل المثال، 100 فمتوبارن⁻¹  في تسعة أشهر). غالبًا ما يُستشهد بالفمتوبارن المعكوس كمؤشر على إنتاجية مُصادم الجسيمات . [ 4 ] [ 5 ]

مختبر فيرميلاب10  fb −1 في العقد الأول من القرن الحادي والعشرين. [ 6 ] استغرق مصادم تيفاترون التابع لمختبر فيرمي حوالي 4 سنوات للوصول إلى1  fb −1 في عام 2005، بينما وصل اثنان من تجارب مصادم الهادرونات الكبير في سيرن ، وهما ATLAS و CMS ، إلى أكثر منتم جمع 5  fb −1 من بيانات تفاعلات البروتون-بروتون في عام 2011 وحده. [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] وفي أبريل 2012، حقق مصادم الهادرونات الكبير طاقة تصادم قدرهاعند طاقة 8  تيرا إلكترون فولت وذروة إضاءة تبلغ 6760 ميكروبارن معكوس في الثانية؛ وبحلول مايو 2012، كان مصادم الهادرونات الكبير (LHC) يُقدّم بيانات بقيمة 1 فيمتوبارن معكوس أسبوعيًا لكل تعاون في مجال الكشف. وقد سُجّل رقم قياسي يزيد عن 23  فيمتوبارن معكوس خلال عام 2012. [ 13 ] واعتبارًا من نوفمبر 2016، حقق مصادم الهادرونات الكبير (LHC)40  fb −1 على مدار ذلك العام، متجاوزة بشكل كبير الهدف المعلن لـ25  fb −1 . [ 14 ] إجمالاً، حققت الجولة الثانية من مصادم الهادرونات الكبير حوالي150  fb −1 لكل من ATLAS و CMS في الفترة 2015-2018. [ 15 ]

مثال على الاستخدام

كمثال مبسط، إذا استمر خط شعاع لمدة 8 ساعات (  28800 ثانية) بإضاءة لحظية قدرها300 × 10 30  سم −2 ⋅ث −1 = 300  ميكروبارن⁻¹ ⋅ثانية⁻¹ ، ثم سيجمع بيانات بإجمالي إضاءة متكاملة قدرها8,640,000 ميكروبارة -1   =​​8.64  بيكوبارن معكوس  =0.008 64  fb −1 خلال هذه الفترة. إذا ضُرب هذا الرقم في المقطع العرضي، فسيتم الحصول على عدد لا بُعدي يساوي عدد أحداث التشتت المتوقعة.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ «الوحدات غير التابعة للنظام الدولي للوحدات مقبولة للاستخدام مع النظام الدولي للوحدات، والوحدات القائمة على الثوابت الأساسية» . كتيب النظام الدولي للوحدات (الطبعة الثامنة) . المكتب الدولي للأوزان والمقاييس . مايو 2006. مؤرشف من الأصل بتاريخ 18 يوليو 2018. تم الاطلاع عليه بتاريخ 13 مارس 2009 .
  2. ↑ إم جي هولواي وسي بيكر، "ملاحظة حول أصل مصطلح 'الحظيرة'"، LAMS-523 (مقدمة في 13 سبتمبر 1944، صادرة في 5 مارس 1947). أعيد طبعه بعنوان: هولواي، إم جي؛ بيكر، سي بي (1972). "كيف وُلدت الحظيرة". فيزياء اليوم . 25 (7): 9. doi : 10.1063/1.3070918 .كان التقرير المنشور الأول الذي عرض الوحدة هو CP Baker و MG Holloway و LDP King و RE Schreiber، "المقطع العرضي للتفاعل 20(230, 240)10"، LAMS-2 (28 يونيو 1943)، والذي يحدد الوحدة أيضًا في ملخصه.
  3. ↑ كريج أ. ستون، دكتوراه. "مسرد المصطلحات" . لغة النواة . شركة ساينتيفيك ديجيتال فيجنز. مؤرشف من الأصل بتاريخ 30 يونيو 2007. تم الاطلاع عليه بتاريخ 22 نوفمبر 2022 .
  4. ↑ كيت متروبوليس (21 يوليو/تموز 2004). "فهم اللمعان من خلال 'البارن'، وهي وحدة تساعد الفيزيائيين على عدّ أحداث الجسيمات" . خدمة أخبار جامعة ستانفورد . مؤرشف من الأصل في 10 مايو/أيار 2009. تم الاطلاع عليه في 13 مارس/آذار 2009 .
  5. ↑ ماسون إنمان، إميلي بول (16 أبريل 2004). "الحياة المضيئة لـ PEP-II" . SLAC . مؤرشف من الأصل في 2 يونيو 2009. تم الاسترجاع في 13 مارس 2009 .
  6. ↑ "10 أجهزة فيمتوبارن معكوسة: وقت الاحتفال في مختبر فيرمي!" . Science20.com. 12 ديسمبر 2010. تم الاطلاع عليه بتاريخ 8 أبريل 2011 .
  7. ↑ "ماذا سنفعل بكل هذه البيانات؟" . بولين غانيون، يوميات الكم. 17 أكتوبر 2011.
  8. ↑ "يصل كل من CDF وDZero إلى 5 فيمتوبارن معكوس من اللمعان" . فيرميلاب توداي. 26 سبتمبر 2008. تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 يوليو 2011 .
  9. ↑ "تجارب مصادم الهادرونات الكبير تصل إلى مستوى قياسي في البيانات" . مجلة سيمتري. 17 يونيو 2011. تاريخ الاسترجاع: 23 يوليو 2011 .
  10. ↑ «بفضل التحسينات الأخيرة، قدّم مصادم الهادرونات الكبير (LHC) بياناتٍ بقيمة 2 فيمتوبارن معكوس هذا العام؛ وبلغت ذروة اللمعان الآن أكثر من 2 × 10^33» . سيرن . 5 أغسطس 2011. تاريخ الاسترجاع: 5 أغسطس 2011 .
  11. ↑ "تقرير مصادم الهادرونات الكبير: جسيمان فيمتوبارن معكوسان!" . نشرة سيرن. 5 أغسطس 2011. تاريخ الاطلاع: 6 أغسطس 2011 .
  12. ↑ "انتهاء تجربة بروتونات مصادم الهادرونات الكبير لعام 2011 بنجاح" . المكتب الصحفي لمركز سيرن. 31 أكتوبر 2011. تاريخ الاطلاع: 31 أكتوبر 2011 .
  13. ↑ "مخططات إضاءة مصادم الهادرونات الكبير" . سيرن. 17-12-2012.{{cite web}}: CS1 maint: deprecated archiveal service ( link )
  14. ↑ "مصادم الهادرونات الكبير يحقق أهدافه لعام 2016 | سيرن" . home.cern . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2 نوفمبر 2016 .
  15. ↑ "تقرير مصادم الهادرونات الكبير: الأيام الأخيرة من الجولة الثانية | سيرن" . home.cern . تم الاطلاع عليه بتاريخ 7 ديسمبر 2018 .